|
|
Golden nanosystems for molecular detection of biological samples using Surface-Enhanced Raman Spectroscopy
Kebabová, Mona ; Bernátová,, Silva (oponent) ; Samek, Ota (vedoucí práce)
Sensitive and accurate detection of analytes or bacteria is a crucial step in identifying dangerous compounds or pathogens, whether in the medical field or food safety. Utilizing advanced methods such as Surface-Enhanced Raman Spectroscopy (SERS) would help with identifying bacteria or analytes with high sensitivity and accuracy. To optimize the method, the proposed master thesis concentrates on the synthesis and characterization of metal nanoparticles (NPs) that enhance Raman signal by localized plasmon resonance in SERS. Firstly, the recent approaches to the synthesis of plasmonic nanostructures are discussed. The main part of the experimental work consists of the synthesis of gold (Au) and silver (Ag) NPs and their characterization and use for analysis of chemical and biological samples by SERS. The NPs were used for the detection of dye molecules (rhodamine 6G and methylene blue), as well as the pathogenic bacteria Staphylococcus aureus and Escherichia coli, adsorbed on the surface of the synthesized NPs. Furthermore, a highly specific label-based sandwich immunoassay based on SERS signal of Raman reported linked to bacteria and NPs was replicated. This label-based method is a technique for the detection of a specific bacterial strain with the purpose of identifying the bacteria quickly and accurately. In principle, antibodies against specific bacteria were bound to the nanoparticle surface via an avidin-biotin affinity, allowing the bacteria (E. coli and S. aureus) to be captured. The prepared sandwich immunoassay is a precursor to highly accurate and rapid detection of bacteria, which I believe will be achieved in future steps.
|
|
|
Preparation and characterization of nanostructured III-V semiconductor materials
Maniš, Jaroslav ; Kostelník,, Petr (oponent) ; Hospodková,, Alice (oponent) ; Šikola, Tomáš (vedoucí práce)
The aim of the presented PhD thesis was to develop and analyze gallium nitride (GaN) nanostructures in three different forms. Firstly, three dimensional GaN nanocrystals prepared on graphene were studied from the perspective of the intrinsic crystal properties as well as growth statistics. Adopting the method of droplet epitaxy allowed the formation of such nanostructures at a low substrate temperature (T = 200°C). In order to demonstrate possible applications, the proof of concept of an UV sensitive device was designed and tested with the successful results and the great promise to the future work. Secondly, two dimensional GaN nanostructures were prepared on a pristine silicon surface also at low temperature (T = 200°C). Following experiments were focused on a study of a crystal structure and an elemental analysis as these structures have been observed for the first time. Two dimensional structures are promising candidates into the high power applications which are emerging in these days. Thus, preparation of such 2D GaN nanostructures serves as a solid foundation for the further research. Thirdly, one dimensional GaN horizontal nanowires were fabricated on different sapphire planes. The prepared nanowires provided adequate dataset for the subsequent data analysis related to the growth kinetics. Collected dataset was used for verification of the developed theoretical model of the nanowire growth. It has been shown that the theoretical model describes the growth of nanowires with great precision and, thus, provide a useful insight into the growth mechanisms.
|
|
|
Ramanova spektroskopie jako nástroj pro analýzu mikrobiálních buněk
Pokorný, Petr ; Enev, Vojtěch (oponent) ; Samek, Ota (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zaměřuje na využití Ramanovy spektroskopie pro analýzu výskytu ektoinů a hydroxyektoinů v bakteriálním kmeni Halomonas elongata. V teoretické části je zpracována charakteristika extrémofilů s bližším přihlédnutím na halofilní organismy a jedny z jejich hlavních osmolytů, ektoiny. Dále je popsána metoda Ramanovy spektroskopie a její využití. V experimentální části je rozebrána kultivace bakterie na různých kombinacích substrátu a koncentrace soli pro dosažení optimální produkce PHA a pro dosažení co největšího výtěžku biomasy pro analýzu Ramanovou spektroskopií. Nejlepším substrátem pro produkci PHA se ukázala být glukóza s koncentrací soli 30 g/l NaCl, kde procentuální zastoupení PHB v biomase činilo 30,5229 %. Ideálním substrátem pro největší množství biomasy byla sacharóza. Bakterie narostlá na sacharóze při třech koncentracích soli, 40, 70 a 100 g/l NaCl byla měřena pomocí Ramanovy spektroskopie pro porovnání spolu s bakteriemi Halomonas salina a Halomonas organivorans. Ramanova spektroskopie se však ukázala jako nedostatečně citlivá pro měření tohoto typu vzorku, tudíž jsme nebyli schopni změřit přítomnost ektoinů nebo hydroxyektoinů v buňkách.
|
|
| |
|
|
Analýza biologicky významných látek
Maděránková, Denisa ; Rychtárik, Milan (oponent) ; Roleček, Jiří (vedoucí práce)
V této diplomové práci jsou popsány vybrané metody Ramanovy spektroskopie jako je povrchově zesílená Ramanova spektroskopie a jednomolekulová Ramanova spektroskopie. Také jsou zde uvedeny základy numerických metod „Discrete Dipole Approximation“ a „Finite Difference Time Domain“ pro modelování optických vlastností mikro- a nanočástic, které se používají pro povrchově zesílenou Ramanovu spektroskopii a další nanospektrometrické metody. Je zde dále popsána základní instrumentace používaná pro měření Ramanových spekter. Experimentální část práce je zaměřena na numerické modelování jevu „photonic nanojet“ vznikající na zastíněné straně dielektrických mikročástic. Tento jev by bylo možné využít pro novou metodu konfokální mikroskopie se současným snímáním Ramanových spekter. Pro modelování byla použita metoda „Finite Difference Time Domain“. Druhá experimentální část práce obsahuje výsledky měření klasických Ramanových spekter beta-karotenu a povrchově zesílených Ramanových spekter beta-karotenu v suspenzi nanočástic.
|
|
|
Příprava ultra ostrých hrotů pro STM - TERS aplikace
Šilhan, Lukáš ; Man, Ondřej (oponent) ; Jan, Vít (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá přípravou Au hrotů pomocí elektrochemického leptání. Teoretická část se zabývá srovnáním metod pro pozorování povrchu materiálů a Ramanovou spektroskopií. Experimentální část je věnována volbě vhodných parametrů k dosažení nejmenších poloměrů zaoblení špičky hrotu. Je zkoumán vliv tepelného zpracování výchozího materiálu na geometrii hrotů. Na zhotovených hrotech je ověřena jejich funkčnost. Tyto hroty je možné použít jak SPM technikách, tak i v lokálně zesílené Ramanově spektroskopii.
|
|
|
Molecular modelling - Structure and Properties of carbene-based catalyst
Kulovaná, Eva ; Zmrzlý, Martin (oponent) ; Richtera, Lukáš (vedoucí práce)
Molecular modelling enables to predict behaviour of the new compounds and helps to interpret experimental data. The objective of our study was the prediction of selected properties of polymerization catalysts based on carbenes, the prediction of their structures and spectral characteristics. To confirm the behaviour of carbenes and their precursors based on chlorides selected characteristics of a molecule were studied. The visualization of selected molecular orbitals and electrostatic potential-mapped electron density surface was made. Subsequently, bond distances and bond angles of selected imidazole and imidazoline compounds and from them prepared “free” carbenes were obtained by using computer programs. Data of structural similar compounds, which have been already characterized, were obtained from CCDC (Cambridge Crystallographic Data Centre) and were compared with our calculated data. Infrared (IR) and Raman spectra of the imidazole salt and the infrared spectrum of the appropriate carbene were measured. The spectra measured were compared with predicted spectra.
|
|
|
Elektrospřádaná vlákna na bázi PVDF a nylonu
Černohorský, Petr ; Sobola, Dinara (oponent) ; Papež, Nikola (vedoucí práce)
Polymerní nanovlákna využívané pro konstrukci triboelektrického nanogenerátoru (TENG) a piezoelektrického nanogenerátoru (PENG) jsou nové a perspektivní technologie pro získávání energie. Díky generování elektrické energie na základě mechanického pohybu (deformace) mohou tato vlákna najít uplatnění v oblasti samonapájených elektronických zařízení. V této práci byly pomocí elektrostatického zvlákňování připraveny tři nanovláknité struktury materiálů: čistý polyvinylidenfluorid (PVDF), čistý polyamid-6 (PA6) a jejich mísená kombinace PVDF/PA6. Pro studium vlastností nanovláken byly použity nedestruktivní analýzy jako Ramanova spektroskopie, FTIR, XPS a pozorování pomocí elektronového mikroskopu. Analýzy potvrdily pozitivní vliv elektrostatického zvlákňování polymerů na podporu tvorby vysoce polární krystalické -fáze u PVDF a , –fáze u PA6. Uspořádání struktury nanovláknitého materiálu a jejich defekty byly pozorovány rastrujícím elektronovým mikroskopem (SEM). Dále u materiálů byl měřen kontaktní úhel smáčivosti kapaliny na povrchu a bylo provedeno měření permitivity pro sledování dielektrických vlastností. Popsané výsledky činí mísený materiál PVDF/PA6 velice perspektivním pro další zkoumání v oblasti nanogenerátorů a funkčních textilů.
|
|
|
Využití Ramanovy spektroskopie a Ramanovské pinzety k analýze a isolaci PHA produkujících bakterií
Beránková, Barbora ; Enev, Vojtěch (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá studiem využití Ramanovy spektroskopie a Ramanovské pinzety k analýze a isolaci bakteriálních kmenů produkujících polyhydroxyalkanoáty (PHA). Pomocí plynové chromatografie s FID detekcí jsme stanovili obsah polyhydroxybutyrátu (P(3HB)) vbiomase PHA produkujících bakteriálních kmenů Burkholderia cepacia, Halomonas halophila, Cupriavidus necator H16 a jeho mutantního kmene Cupriavidus necatorH16/PHB–4 a dále Lactobacillus delbrueckii, která sice není producentem polyhydroxyalkanoátů, ale byla vybrána jakožto zástupce grampozitivních bakterií. Následně jsme díky Ramanově mikrospektroskopii, Ramanovské pinzetě a FT-IR spektrometru v kombinaci s Ramanovým FT-modulem dokázali potvrdit či vyvrátit přítomnost P(3HB) u bakterií. Dále práce popisuje bakterii Cupriavidus necator H16, která je modelovým organismem pro produkci P(3HB), a její mutantní kmen Cupriavidus necator H16/PHB–4. Bakteriální kmen Cupriavidus necator H16 byl kultivován v produkčním minerálním médiu o různém obsahu dusíku, a zároveň kultivace probíhala i v tekutém médiu Nutrient Broth, čímž byla připravena bakteriální biomasa s různým obsahem P(3HB), spektra se následně porovnávala se spektrem bakteriálního kmene Cupriavidus necator H16/PHB–4. Ramanova spektroskopie nachází dobré uplatnění při charakterizaci složení jednotlivých bakteriálních buněk, je rychlým, všestranným a prakticky neinvazivním nástrojem pro studium buněk.
|
|
|
Návrh zdroje atomů uhlíku pro přípravu grafenových vrstev v UHV
Čalkovský, Vojtěch ; Bábor, Petr (oponent) ; Mach, Jindřich (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá návrhem atomárního zdroje uhlíku pro přípravu grafenových vrstev v podmínkách ultravysokého vakua. V první části je stručně popsána problematika růstu epitaxních vrstev, teorie atomárních svazků a teorie sublimace. Druhá část je věnována grafenu, popisu jeho vlastností, metodám výroby, zejména molekulární svazkovou epitaxí. Ve třetí části jsou stručně popsány různé metody detekce a analýzy atomárních svazků. V praktické části této bakalářské práce byl proveden návrh, příslušné numerické výpočty v programu Simion 8.0 a EOD a následná konstrukce uhlíkového atomárního zdroje. V závěru práce jsou popsány dosažené výsledky.
|
host ::
RSS.