|
|
Electronic effects at the interface between biomolecules, cells and diamond
Krátká, Marie ; Rezek, Bohuslav (vedoucí práce) ; Cifra, Michal (oponent) ; Skládal, Petr (oponent)
Pro biomedicínské aplikace, jako jsou biosenzory, bioelektronika, tkáňové inženýrství, optimalizace materiálů pro implantáty, monitorování životního prostředí atd., je zásadní interakce mezi biologickým prostředím (buňky, proteiny, tkáně, membrány, elektrolyty apod.) a povrchem pevné látky. Diamant může v tomto směru poskytnout unikátní kombinaci výborných polovodičových, mechanických, chemických, biokompatibilních a dalších vlastností. V této dizertační práci charakterizujeme elektronické vlastnosti rozhraní protein- diamant pomocí polních tranzistorů na bázi diamantu zakončeného vodíkem, jehož hradlo je vystaveno biologickému médiu (SGFET). Objasňujeme roli adsorbované proteinové vrstvy na elektronickou odezvu diamantového tranzistoru. Zkoumáme vliv buněk (převážně osteoblastů jako modelových buněk) na převodní charakteristiky a na svodové proudy diamantových polních tranzistorů. Pro posouzení vlivu hranic zrn a sp2 fáze na bio-elektronickou funkci diamantových SGFETů jsme použili vrstvy nanokrystalického diamantu o různých velikostech zrn (80 nm - 250 nm). Studujeme vliv gamma záření na funkci a stabilitu diamantových polních tranzistorů s proteiny a buňkami, což může být užitečné pro monitorování biochemických procesů během radiační léčby. Vyvinuli a otestovali jsme přenosné zařízení pro měření...
|
|
|
Design and synthesis of surface architectures on fluorescent nanodiamonds
Havlík, Jan ; Kotek, Jan (vedoucí práce) ; Lang, Kamil (oponent) ; Štěpánek, František (oponent)
Díky svým unikátním vlastnostem a vysoké biokompatibilitě patří fluorescenční nanodiamanty mezi slibné zástupce uhlíkatých nanomateriálů s potenciálně širokým spektrem uplatnění v mnoha odvětvích. Jejich nízká intenzita fluorescence a koloidní nestálost v biologickém prostředí však doposud brání jejich širšímu využití. Optimalizace jejich přípravy spolu s vývojem nových vhodných povrchových architektur tak představuje významnou výzkumnou výzvu. V rámci této práce byly navrženy a optimalizovány jednotlivé kroky přípravy fluorescenčních nanodiamantů, díky čemuž bylo dosaženo řádového zvýšení intenzity jejich fluorescence spolu s omezením poškození jejich povrchu grafitizací. Dále byla vyvinuta metoda ozařování nanodiamantů umožňující dramatické navýšení jejich produkce. S využitím částečné fluorace funkčních skupin na povrchu nanodiamantů byla demonstrována možnost ovlivnění parametrů jejich fluorescence. Byla také vyvinuta metoda zvyšující homogenitu a cirkularitu nanodiamantů, což významně ovlivnilo jejich interakci s biologickými strukturami. Možná uplatnění tohoto materiálu v medicíně a biologickém výzkumu byla demonstrována na přípravě částic s komplexní povrchovou architekturou umožňujících cílení a terapii nádorových buněk. Bylo také objevena a na in vitro a ex vivo modelech demonstrována vysoká a...
|
|
|
Laserová spektroskopie krystalického a nanokrystalického diamantu
Zukerstein, Martin ; Trojánek, František (vedoucí práce)
Práce si klade za cíl prostudovat NV centra v krystalickém a nanokrystalickém diamantu metodami laserové spektroskopie. V teoretické části se věnujeme metodám laserové spektroskopie, zkoumanému materiálu - diamantu a také barevným NV centrům. V experimentální části je diskutován vliv velikosti nanokrystalů na luminiscenční spektra. Jsou provedena měření luminiscence vzorků při pokojových i nízkých teplotách v závislosti na intenzitě a vlnové délce excitace. Podrobně se věnujeme foto-konverzi záporně nabitých stavů NV centra na neutrální. Na rozmítací kameře jsou také provedena časově rozlišená měření luminiscence pro popis dynamických vlastností studovaných vzorků. Výsledkem je porovnání dob života možných stavů NV centra pro vybrané vzorky.
|
|
|
Comparative study on functionalization of NCD films with amine groups
Artemenko, Anna ; Kozak, Halyna ; Stuchlík, Jiří ; Biederman, H. ; Kromka, Alexander
Two plasma-based processes for functionalization of oxygen or hydrogen terminated NCD surfaces with amino groups were compared. The first process was based on deposition of thin (8 nm) amine containing plasma polymer by RF magnetron sputtering of Nylon target in Ar/N-2 working gas mixture. RF plasma treatment in NH3 for 10 minutes was used in the second process. The properties of NCD films before and after amination were characterized by scanning electron microscopy (SEM), wettability measurements, spectral ellipsometry, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), Raman spectroscopy, and current-voltage (I-V) measurements. The presence of nitrogen (and thus amino groups) on the surface was confirmed by XPS measurements in both cases. The obtained results indicated that NCD surface functionalization from amine containing plasma polymer by RF magnetron sputtering is an alternative technological solution for successful functionalization of diamond surfaces for biosensor applications.
|
|
|
Correlated microscopy of electronic and material properties of graphene grown on diamond thin films
Rezek, Bohuslav ; Čermák, Jan ; Varga, Marián ; Tulic, S. ; Skákalová, V. ; Waitz, T. ; Kromka, Alexander
In this work we compare growth of graphene on diamond thin films that enable large area processing. We use films with different crystal size and surface roughness to obtain deeper insight into formation and properties of GoD. The diamond films are coated by a nm thin sputtered Ni layer and heated to 900°C in a forming gas atmosphere (H2/Ar) to initiate catalytic thermal CVD process. The samples are cleaned from residual Ni after the growth process. We employ scanning electron microscopy, Raman micro-spectroscopy and Kelvin probe force microscopy to correlate material, structural, and electronic properties of graphene on diamond. We show how grain size and grain boundaries influence graphene growth and material and electronic properties. For instance we show that the grain boundaries (with non-diamond carbon phases) in diamond films have an important role. They influence the electronic properties and they are beneficial for forming graphene on diamond higher quality.
|
|
|
Spatially separated HOMO/LUMO at interface of polypyrrole physisorbed on oxidized nanodiamond facets
Matunová, Petra ; Jirásek, Vít ; Rezek, Bohuslav
Nanodiamond particles (NDs) have recently risen in popularity owing to their unique and perspective properties. Merging NDs with organic molecules, such as polypyrrole (PPy), into hybrid organic-semiconductor functional systems gives rise to potential applications in photovoltaics (PV), which is supported by prior experimentally observed charge transfer between bulk diamond and PPy. This work focuses on the most relevant (111) and (100) O-terminated ND facets with different coverage of surface terminating oxygens in ether, epoxide, ketone, and peroxide positions. We use density functional theory (DFT) computations employing B3LYP functional and 6-31G(d) basis set. Energetically the most favorable oxidized ND facets were further optimized with PPy in physisorbed configurations. Analysis of geometry, binding energy, HOMO-LUMO gap, and charge transfer was done on the relaxed PPy-ND structures. Multiple hydrogen bonds are formed between PPy amino groups and O atoms on ND surface.
|
|
|
Pořízení datového souboru pro zadání zdroje ionizujícího záření (lineární urychlovač) do výpočetního systému DIAMOND
KRÁKORA, Martin
V první kapitole teoretické části mé bakalářské práce jsem se věnoval tématu radioterapie obecně a také její historii. Radioterapii je mladý medicínský obor, který léčí zhoubná i nezhoubná onemocnění pomocí ionizujícího záření. Její počátky můžeme zařadit na začátek 20. století, kdy německý fyzik Wilhelm Conrad Rontgen objevil paprsky X. Tyto paprsky se začaly využívat k léčbě nádorových onemocnění a roku 1896 byl popsán první případ, kdy došlo k vyléčení nádoru pomocí těchto paprsků. Druhá kapitola je věnována rozdělení radioterapie její klinické aplikaci. Radioterapii dělíme na kurativní (radikální) radioterapii, která je primární volbou při léčbě nádorů a cílem této metody je nádor zcela vymýtit a pacienta vyléčit. Dalším druhem radioterapie je adjuvantní. Je to "zajišťovací" metoda, která se indikuje v případě, kdy předpokládáme, že pacient má v těle stále mikroskopické zbytky nádoru. Existuje také neodjuvatní radioterapie, tzv. předoperační. Aplikuje se před léčebným výkonem, kdy je zapotřebí nádor zmenšit. Další klinicky aplikovanou radioterapií je radioterapie s paliativním záměrem. Tato léčba je indikována pacientům, jejichž onemocnění je nevyléčitelné a slouží k odstranění nebo zmírnění symptomů. Posledním druhem je nenádorová radioterapie. Tato metoda léčby se využívá pro nenádorová onemocnění a je vždy až poslední metodou volby. V další kapitole je rozebráno téma radioterapeutické ozařovače. Mezi tyto přístroje patří simulátor, který slouží k simulaci ozařovacího plánu a je velice důležitý pro plánování a kontrolu v radioterapii. Nejvíce využívanými přístroji k ozařování jsou lineární urychlovače. Tyto urychlovače při ozařování využívají vysokoenergetický svazek fotonů nebo elektronů. Dalšími používanými přístroji v radioterapii jsou kobaltové a cesiové ozařovače. Zdrojem kobaltového ozařovače je kobalt Co60 a zdrojem cesiového ozařovače cesium Cs137. Ve čtvrté kapitole jsem se věnoval plánování v radioterapii. Při plánování vzniká ozařovací plán, který musí být schválen lékařem. Tento plán je schválen v případě, když vznikne taková kombinace ozařovacích polí, kdy je dosaženo co nejpřesnější pokrytí cílového objemu požadovanou dávkou a zároveň jsou co nejvíce šetřeny zdravé tkáně a orgány. V této kapitole jsem zmínil také téma fantomů, které jsou velice důležité při plánování v radioterapii, a také jsem je využíval v praktické části mé práce při měření. Kapitola pátá je věnována ozařovacím technikám v radioterapii. Jsou zde popsány všechny základní techniky, které se využívají při ozařování ozařovací technika 1 pole, která je nejjednodušší, poté technika 2 polí tj. technika kontralaterální, konvergentní nebo tangenciální. Dále ozařovací technika 3 polí technika T a Y a také technika 4 polí technika BOX a křížový oheň. Nejsložitější techniky jsou z pěti a více polí, u kterých je využívána trojdimenzionální konformní radioterapie. V poslední kapitole jsem popisoval jednotlivé plánovací systémy, které jsou na onkologickém oddělení Nemocnice České Budějovice a.s., a s jejichž pomocí jsem dosáhl cíle své praktické části bakalářské práce. Mezi tyto plánovací systémy patří program Mephysto mc2, Diamond a Eclipse. V praktické části mé bakalářské práce jsem prováděl nezávislé měření, na jehož základě byla potvrzena i hypotéza: "Postupem podle metodiky ad 4. lze zkrátit dobu měření parametrů svazků ionizujícího záření lineárního urychlovače pro jeho zadání do výpočetního systému DIAMOND." Cílem mé práce bylo pořídit datové soubory pro zadání zdroje ionizujícího záření (lineární urychlovač) do výpočetního systému DIAMOND. Tohoto cíle jsem dosáhl a datové soubory jsou v kapitole Výsledky (celá verze je přidána k mé práci na CD).
|
|
|
Femtosekundová laserová spektroskopie diamantu
Bažíková, Sára ; Malý, Petr (vedoucí práce) ; Preclíková, Jana (oponent)
Diamant je díky svým mimořádným vlastnostem a širokému zakázanému pásu (5,47 eV) velice slibným materiálem na poli optoelektroniky. Absorpcí ultrafialového světla vznikají v diamantu excitované nosiče náboje - elektrony a díry, které mohou díky vzájemné Coulombické interakci vytvářet excitony. Pro nízké teploty a vysoké koncentrace fotoexcitovaných nosičů může docházet ke kondenzaci nosičů do elektron-děrových kapek a vzniku elektron-děrové kapaliny. Cílem této diplomové práce je navázat na předchozí výzkum na katedře a prozkoumat dynamické chování elektron-děrové kapaliny v objemovém diamantu při nízkých teplotách. Metodami femtosekundové laserové spektroskopie zkoumáme vliv excitačních vlnových délek na dynamiku kondenzace elektron-děrové kapaliny.
|
|
|
Laserová spektroskopie krystalického a nanokrystalického diamantu
Zukerstein, Martin ; Trojánek, František (vedoucí práce) ; Preclíková, Jana (oponent)
Práce si klade za cíl prostudovat NV centra v krystalickém a nanokrystalickém diamantu metodami laserové spektroskopie. V teoretické části se věnujeme metodám laserové spektroskopie, zkoumanému materiálu - diamantu a také barevným NV centrům. V experimentální části je diskutován vliv velikosti nanokrystalů na luminiscenční spektra. Jsou provedena měření luminiscence vzorků při pokojových i nízkých teplotách v závislosti na intenzitě a vlnové délce excitace. Podrobně se věnujeme foto-konverzi záporně nabitých stavů NV centra na neutrální. Na rozmítací kameře jsou také provedena časově rozlišená měření luminiscence pro popis dynamických vlastností studovaných vzorků. Výsledkem je porovnání dob života možných stavů NV centra pro vybrané vzorky.
|
|
|
Vícefotonová absorpce ultrakrátkého laserového pulsu
Zukerstein, Martin ; Trojánek, František (vedoucí práce) ; Schmoranzerová, Eva (oponent)
Nelineární optika je stále se rozvíjející a z hlediska budoucích aplikací velice perspektivní oblast fyziky. Díky vysoce intenzivním pulzním laserům jsme schopni studovat zajímavé efekty v prostředí, které u běžných zdrojů světla pozorovat nelze. Práce si klade za cíl prostudovat vícefotonovou absorpci intenzivních laserových pulzů v diamantu metodou z-scan. Teoreticky popisuje tento nelineární jev pomocí kvantové teorie. V další části práce autor provedl měření dvoufotonové absorpce a určil koeficienty dvoufotonové absorpce pro různé vzorky. Jako zkoumaný materiál byl zvolen diamant. Tento materiál má naprosto unikátní vlastnosti, které jej řadí na přední místo v budoucích aplikacích pro optoelektronické součástky.
|
host ::
RSS.