|
| |
|
|
Spectroscopy of single molecules in STM nanocavity
Doležal, Jiří ; Švec, Martin (vedoucí práce) ; Frank, Otakar (oponent) ; Roslawska, Anna (oponent)
Skenovací tunelovou mikroskopií indukovaná luminiscence (STML) v kombinaci s mikroskopií atomárních sil (AFM) s vysokým rozlišením jsou účinným nástrojem pro studium fotofyziky jednotlivých molekulárních chromoforů na čistých površích s atom- ární strukturou. Mechanismus přeměny energie mezi tunelujícími elektrony a vyzářenými fotony v molekulách s nezhybridizovanými stavy nacházejících se v nanokavitě mezi skeno- vací sondou a kovovým vzorkem však není zcela objasněn, neboť závisí na mnoha parame- trech. Tato práce se věnuje rozvoji nových experimentálních přístupů ke studiu těchto sys- témů. Použitelnost hrotů zakončených CO molekulou pro STML jsme ukázali spek- troskopií a prostorovým mapováním intenzity fotonů vyzařovaných zinkovým ftalocya- ninem na substrátu NaCl/kov s rozlišením lepším než nanometr. Ke studiu dynamiky excitonů a náboje v téže molekule v závislosti na přiloženém napětí jsme vyvinuli a ap- likovali metodiku časově rozlišené fázové fluorometrie. Dále jsme studovali vliv prostředí chromoforu na jeho emisní energii a vazebnou energi excitonu. Také jsme u molekul na povrchu jako první pozorovali a objasnili přítomnost molekulárních librací na základě hřebenovitého tvaru emisní čáry, která je výsledkem elektronických přechodů s různými libračními kvantovými čísly a chirální adsorpční...
|
|
|
In-situ Raman spectroelectrochemistry of graphene and related materials in concentrated aqueous electrolytes
Abbas, Ghulam ; Frank, Otakar (vedoucí práce) ; Kunc, Jan (oponent) ; Voiry, Damien (oponent)
Vzájemná provázanost vlastností materiálu a elektrochemických procesů často probíhajících na jeho všudypřítomných okrajích ztěžuje rozlišení role jednotlivých defektů v procesech přenosu náboje v materiálu. Proto jsme použili in-situ μ-kapkovou Ramanovu spektroelektrochemii (SEC), abychom identifikovali procesy lokalizovaného přenosu náboje přes bazální rovinu a defekty v oblasti o velikosti 10-20 μm2 v čistém a defektním jednovrstvém grafenu. Bylo zjištěno, že dva odlišné procesy přenosu elektronů s nižší a vyšší rychlostí existují vedle sebe ve stejném vzorku, ale jsou omezeny na oblasti bez defektů a na oblasti bohaté na defekty. Kromě toho, za účelem prozkoumání mechanismu elektrochemické interkalace iontů pro dobíjecí baterie, byla provedena in-situ Ramanova SEC v makro elektrochemické cele. Bylo pozorováno, že strukturní vlastnosti, jako je velikost laterální domény (La), stupeň grafitizace (g), vzdálenost mezi defekty (LD) a hustota defektů (nD), mají podstatný vliv na elektrochemickou (de)interkalaci aniontu do přírodního a kish grafitu během nabíjecích/vybíjecích procesů. Bylo také zjištěno, že ultrazvuková úprava přírodního grafitu snižuje La, což zvyšuje reverzibilitu aniontové (de)interkalace v koncentrované vodném roztoku elektrolytu. Reverzibilitu aniontové (de)interkalace do vysoce...
|
|
| |
|
|
IMPOSING BIAXIAL STRAIN ON 2D LAYERED MATERIALS BY LIQUID-INDUCED SWELLING OF SUPPORTING POLYMER
Sampathkumar, Krishna ; Pekárek, J. ; Frank, Otakar
2D layered materials promise to revolutionize the field of electronics, photonics, optoelectronics, energy storage, and sensing, etc. 2D materials have exceptional mechanical properties, with critical elongation >10%. Employing the strain to manipulate the electronic structure of these 2D materials could lead to further improvement of their implementation in many aspects. The ease of manipulation of their electronic structure can be one of the critical factors for their utilization in photonic devices. Apart from the strain, which decreases (increases) the bandgap energy at the rate of similar to 100 meV under 1% of biaxial tension (compression), also the layer number causes bandgap energy change of, e.g., 0.5 eV between bulk (1.3 eV) and monolayer MoS2 (1.8 eV). In our work, we focus on using the swelling behavior of PMMA/SU8 polymer in methanol to impose the strain on 2D layered materials. In the first trials, we have shown that it is possible to reach a strain gradient from 0 to similar to 0.5% of biaxial strain via simple swelling of polymer substrates, both for graphene [1] and transition metal di-chalcogenides (TMDC) like MoS2. Raman spectroscopy was used to probe the lattice strain in the materials through measuring changes of vibrational frequencies, and photoluminescence was used to probe the strain-induced bandgap character and energy in TMDC at room temperature. The surface corrugation of the 2D material after the soaking was recorded with the help of atomic force microscope (AFM).
|
|
| |
|
|
Application of Raman spectroscopy for study of nitrogen containing compounds for astrobiological purposes
Culka, Adam ; Jehlička, Jan (vedoucí práce) ; Vlčková, Blanka (oponent) ; Frank, Otakar (oponent)
V ABSTRAKT Předkládaná disertační práce se zaměřuje na vyhodnocení využití Ramanovy spektrometrie jako analytické metody pro výzkum vybraných dusík obsahujících látek v experimentech, které jsou důležité z hlediska astrobiologie. Výsledky experimentů poskytují cenné informace o výhodách a omezeních metody při řešení úkolů a problémů, které jsou očekávány v průběhu plánovaných výzkumných misí se zaměřením na astrobiologii, kde je Ramanova spekrometrie považována za jednu z velmi platných výzkumných metod. Ramanova spektrometrie byla testována v různorodých experimentálních úkolech: Při analýzách dusík obsahujících minerálů, díky svým vlastnostem, jako nedestruktivní analýza, malá velikost stopy laseru a možnost výběru zdroje excitačního záření, metoda umožnila získat kvalitní data; spektra některých zkoumaných minerálů byla interpretována a publikována vůbec poprvé. Analýzami uměle připravených vzorků směsí biomarkerů a minerálů byla zkoumána použitelnost metody pro analýzu složitějších směsí: ve směsi třech biomarkerů a dvou minerálů byly všechny složky jednoznačně detekovány. V případě detekce biomarkerů, například aminokyselin, ve směsi podobných sloučenin, s množstvím pásů, přenosný spektrometr byl schopen rozlišit až pět podobných sloučenin. Dále byly prováděny analýzy za účelem zjištění, jaké nejnižší...
|
|
| |
|
|
Experimental and Theoretical Comparative Study of Monolayer and Bulk MoS2 under Compression
del Corro, Elena ; Morales-García, A. ; Peňa-Alvarez, M. ; Kavan, Ladislav ; Kalbáč, Martin ; Frank, Otakar
Recently, a new family of 2D materials with exceptional optoelectronic properties has stormed into the scene of nanotechnology, the transition metal dichalcogenides (e.g., MoS2). In contrast with graphene, which is a zero band gap semiconductor, many of the single layered materials from this family show a direct band-gap in the visible range. This band-gap can be tuned by several factors, including the thickness of the sample; the transition from a direct to indirect semiconductor state takes place in MoS2 when increasing the number of layers from 1 towards the bulk. Applying strain/stress has been revealed as another tool for promoting changes in the electronic structure of these materials; however, only a few experimental works exist for MoS2. In this work we present a comparative study of single layered and bulk MoS2 subjected to direct out-of-plane compression, using high pressure anvil cells and monitoring with non-resonant Raman spectroscopy; accompanying the results with theoretical DFT studies. In the case of monolayer MoS2 we observe transitions from direct to indirect band-gap semiconductor and to semimetal, analogous to the transitions observed under hydrostatic pressure, but promoted at more accessible pressure ranges (similar to 25 times lower pressure). For bulk MoS2, both regimes, hydrostatic and uniaxial, lead to the semimetallization at similar pressure values, around 30 GPa. Our calculations reveal different driving forces for the metallization in bulk and monolayer samples.
|
|
|
EXPERIMENTAL STUDY OF PIB-BASED CVD GRAPHENE TRANSFER EFFICIENCY
Bouša, Milan ; Kalbáč, Martin ; Jirka, Ivan ; Kavan, Ladislav ; Frank, Otakar
The transfer of graphene prepared by Chemical Vapor Deposition (CVD) from metal catalyst to target substrate is an important step in preparing desirable nanoscale structures in various fields of science, and thus searching for fast, cheap and clean method attracts great interest. Investigation of mechanical properties of graphene, which are crucial for applications in flexible electronics, performed on bendable synthetic materials, requires a transfer technique using polymers soluble in aliphatic solvents harmless for target polymer substrates. In this study we explore a dry technique using polydimethylsiloxane (PDMS) as stamping polymer and polyisobutylene (PIB) layer as graphene-support polymer. After the transfer PDMS is peeled off and PIB is dissolved in hexane, hence this method fulfils the above mentioned prerequisite. The effectiveness of this transfer was examined by scanning electron microscopy, optical microscopy and Raman microspectroscopy including micro-mapping, and finally by X-ray photoelectron spectroscopy. With all methods carried out, it was found that this sort of stamp-technique is suitable for a high precision transfer of small grains of CVD graphene onto polymer substrates with large yields and similar purity compared to poly(methylmethacrylate) (PMMA)based transfer methods. However, it introduces substantial quantity of surface discontinuities, and therefore this is not a proper method for large scale applications.
|
host ::
RSS.