|
|
Modelling of Pulse Propagation in Nonlinear Photonic Structures
Sterkhova, Anna ; Richter, Ivan (oponent) ; Samek, Ota (oponent) ; Petráček, Jiří (vedoucí práce)
The demand for more effective data-storage and faster signal processing is growing with every day. That is why the attention of the scientists is focused on the all-optical devices, which can improve the above mentioned requirements. Microring optical resonators are among the state of art devices, that are under consideration. There is a variety of numerical techniques to simulate processes occurring while the optical signal propagates in the microring resonator structure. They differ in its calculation effectivity, used approximations and possibilities of application. The aim of this work was to develop two simple and practical numerical methods for simulation of pulse propagation in nonlinear waveguide structures. It was also demanded, that opposed to the commonly known and frequently used finite-difference time-domain (FD-TD) method, the newly developed techniques could be easily applicable for the study of nonlinear structures based on microring resonators. That is why developed methods use some approximations, namely the slowly varying envelope approximation. The methods advantage is high speed and low requirements of computational resources. Both techniques are based on observation that waveguide structures that use microring optical resonators can be considered as composed of single waveguides and waveguide couplers. The first numerical technique solves coupled partial differential equations, which describe pulse envelope propagation in the structure. This method uses the “up-wind” scheme, which is suitable for the partial differential equations that describe the wave propagation. The second developed technique is derived from the first one. The difference between methods is in the treatment of the coupling between two waveguides. If in the first method the coupling is considered as the real one, distributed on the given length, in the second method the coupling is considered to be concentrated in one point. Due to this approximation it is possible to integrate the appropriate equations and achieve significant increase of calculation speed. Quasianalytical character of the second method enables also easy identification of different types of steady-state solutions. Due to these properties the second method was used to study spontaneous generation of optical pulses in the structures, consisting of coupled ring resonators. Both methods, which were developed during this work, represent fast and physically illustrative alternatives to the FD-TD, so it can be expected that these methods can play an important role during the research of nonlinear waveguide structures.
|
|
|
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.
|
|
|
Diagnostika impulzů Ti:Sa laseru pro generaci plazmatu
Weiss, Jiří ; Samek, Ota (oponent) ; Kaiser, Jozef (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá studiem časových charakteristik impulzů generovaných oscilátorem s Ti:safírovým aktivním prostředím. Z hlediska vlastností laserem indukovaného plazmatu je velký důraz kladen na kvalitu svazku, především na kontrast impulzů. Byl navržen nový prototyp autokorelátoru třetího řádu, zařízení pro měření laserového kontrastu metodou kombinování původního laserového impulzu s jeho kopií jiné vlnové délky. Dynamický rozsah popisovaného autokorelátoru má podle předpokladu dosahovat až 8×10^12, což je více než mají současná komerčně dostupná zařízení.
|
|
| |
|
|
Produkce a charakterizace biosurfaktantů
Kratochvílová, Olga ; Samek, Ota (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá mikrobiální produkcí biosurfaktantů vybraných bakteriálních kmenů. Za účelem otestování schopnosti produkce biosurfaktantů byly vybrány screeningové metody, na základě nichž bylo možné posoudit potenciál vybraných kmenů k produkci povrchově aktivních látek. V rámci práce bylo otestováno 11 bakteriálních kmenů, které jsou standardně využívány jako producenti polyhydroxyalkanoátů (PHA). Schopnost produkce biosurfaktantů byla u všech kmenů otestována jak v komplexních inokulačních tak v minerálních produkčních médiích. Na základě výsledků testů dosažených po kultivaci v inokulačních a produkčních médiích byla detekována přítomnost biosurfaktantů u bakterie Pseudomonas putida. Společně s bakterií Pseudomonas fulva byla podrobena důkladnějšímu studiu, kdy byla podpořena jejich produkce kultivací v různých typech produkčních médiích, které byly doplněny o různé zdroje uhlíku a dusíku, testován byl také vliv doby kultivace. Biosurfaktanty produkované těmito bakteriemi byly následně identifikovány pomocí infračervené spektroskopie s Fourierovou transformací (FTIR) na základě které byly látky identifikovány jako rhamnolipidy. Podle výsledků tenkovrstvé chromatografie (TLC) produkuje bakterie Pseudomonas putida směs mono- a dirhamnolipidů, přičemž v našich vzorcích byly dominantnější frakcí monorhamnolipidy.
|
|
|
Analytical methods for qualitative and quantitative determination of PHA in cyanobacteria
Černayová, Diana ; Samek, Ota (oponent) ; Sedláček, Petr (vedoucí práce)
The diploma thesis is confused to verify the applicability of selected physicochemical and spectroscopic methods for characterization of cyanobacteria, with special emphasis on possibilities of qualitative and quantitative analysis of polyhydroxyalkanoates (specifically polyhydroxybutyrate (PHB)) accumulated in cyanobacterial cells. The sample basis of the work was formed by cultures of cyanobacterial strains of Synechocystis sp. PCC 6803 and Synechocystis salina CCALA 192. The cultures were were cultivated in several ways to cover the widest possible range of physiological conditions and PHB contents, in particular using an autotrophic way of cultivation on shakers and multicultural culture method in a basic culture medium,and in media enriched with 2% salt (NaCl ) as well as mixotrophic culture media with different types of the carbon substrate. After few weeks of cultivation, cyanobacterial cultures were obtained and complexly analyzed by following techniques- cell suspensions were analyzed by flow cytometry and UV-VIS spectrometry (transmission and diffusion transmission mode), dry cell biomass was characterised by gas chromatography to obtain a exact amount of PHB, and then FT-IR spectrometry and thermogravimetric analysis. The work aimed to assess whether any of these methods can be a quick and affordable alternative to the determination of PHB content to the most commonly used method of gas chromatography, but also to assess what additional information about the physiological state of cyanobacterial cells can provide test methods. The highest correlation on PHB content was determined for the parameters determined by infrared spectroscopy, in which specific peaks from the characteristic wavelengths for polyhydroxybutyrate were important. Weak correlations on PHB content were achieved in thermogravimetric analysis and cytometry, using the hydrophobic fluorescent probe BODIPY 439/503, which bound to lipophilic parts of cells. In addition to the determination of PHB, it was possible to determine pigments present in cyanobacteria (such as chlorophyll, phycocyanin and carotenoids) by flow cytometry and UV-VIS diffusion transmission spectrometry. In the end, results from all used techniques were compared by PCA analysis to determine the similarity of all analyzed samples.
|
|
|
Ramanova spektroskopie prokaryotních buněk
Večeríková, Paula ; Bernatová,, Silvie (oponent) ; Samek, Ota (vedoucí práce)
Predkladaná bakalárska práca sa zaoberá Ramanovou spektroskopiou bakteriálnych buniek. Táto metóda sa ukazuje ako veľmi vhodná na sledovanie kultivačných podmienok týchto bakteriálnych kmeňov, pretože je vo svojej podstate nedeštruktívna a rýchla v porovnaní s plynovou chromatografiou. Vďaka nedeštruktívnemu charakteru je možné zmerané bunky ďalej kultivovať. Túto analytickú metódu je ďalej možné využiť k triedeniu a výberu jedincov so zvýšenou schopnosťou tvorby PHB. Týmto výberom by bolo potom možné vybrať generáciu tzv. superproducentov PHB. Polyhydroxybutyrát (PHB) patrí do skupiny polyhdroxyalkanoátov (PHA), ktoré slúžia ako náhrada plastov z petrochemického priemyslu, ktorých spotreba narastá obzvlášť v dobe pandémie. Súčasne biodegradabilné náhrady sú na báze škrobu, čím však dochádza ku odčerpávaniu nutričného materiálu pre ľudí a zvieratá. Táto bakalárska práca môže slúžiť ako podklad ku zníženiu ceny výroby PHB, keďže výsledky môžu byť použité pri kultivácií buniek ako senzor obsahu PHB v reakcií na kmeň baktérií. V experimentálnej časti práce boli premerané Ramanové spektrá vybraných baktérií, kde výsledok ukázal najväčšiu odozvu pre PHB u Chelatococcus shambunathi a najnižšiu u termofilný izolát BZ (Paenibacillus sp.). Kvantitatívna informácia o obsahu PHA v baktériách bola zistená plynovou chromatografiou, kde najvyšší obsah mala baktéria – Chelatococcus shambunathi a naopak najnižší Termobacillus composti. Predmetom druhej časti bolo oddelenie zmesi dvoch bakteriálnych kultúr produkujúcich a neprodukujúcich PHA. Výsledkom bol jednoznačný dôkaz, že zmes je oddeliteľná na základe intenzity vybraného triediaceho parametra.
|
|
|
Modification of the focusing part of the table-top setup for Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS)
Borovský, Ján ; Prochazka, David (oponent) ; Samek, Ota (vedoucí práce)
This bacheolor thesis solves functional modifications of the foccusing part of the table-top setup for laser induced breakdown spectroscopy LIBS. Main requirements for modified draft includes increasing view field of the navigation camera, increasing the setup’s aperture and prevention of the camera destruction by radiation of plasma. These requirements were fulfilled in new draft of optical stand including possible solution as enlarging focusing lens, new dielectric mirror and mechanical iris shutter. Some elements of proposed solution will be used in suggestion of Tescan company‘s new interaction chambers for LIBS analysis.
|
|
|
Optická mikromanipulace a Ramanova spektroskopie buněk v mikrofluidních systémech
Klementová, Tereza ; Samek, Ota (oponent) ; Mravec, Filip (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá optimalizací procesu měření a analýzou změn indukovaných antibiotiky v buňkách bakterií E.coli prostřednictvím Ramanovy mikrospektroskopie kombinované s optickou mikromanipulací (tzv. Ramanova pinzeta) v mikrofluidních systémech. Ramanova spektroskopie umožňuje nedestruktivní a rychlou analýzu chemických vazeb ve vzorku laserovým svazkem. Optická mikromanipulace dovoluje pomocí zaostřeného laserového paprsku bezkontaktně a neinvazivně manipulovat objekty o rozměrech řádově 10^-5–10^-8 m, například bakteriemi. Mikrofluidní systém složený z kanálků a komůrek v průhledném polymeru slouží k izolaci, pozorování a kultivaci bakterií v definovaném prostředí. Kombinace těchto metod poskytuje efektivní nástroj k pozorování, manipulaci a analýze mikroorganismů. Bakterie E. coli je mikroorganismus příležitostně patogenní pro člověka a rychlejší detekce její odezvy na antibiotika by usnadnila včasnou léčbu vhodnými přípravky. V popsaných experimentech byla měřena spektra čistých bakteriálních kultur a buněk ovlivněných antibiotiky s použitím optické pinzety i konvenční Ramanovou spektroskopií. Získaná spektra a jejich charakteristické znaky byla porovnána s literaturou a bylo ověřeno, jak široce lze tuto metodu aplikovat a zda je měření spolehlivé a opakovatelné.
|
|
|
Evoluční inženýrství cyanobakterií v kontextu akumulace PHA
Vašířová, Kristýna ; Slaninová, Eva (oponent) ; Samek, Ota (vedoucí práce)
Cílem této diplomové práce bylo podrobit vybrané cyanobakteriální kmeny adaptivní evoluci a následně prozkoumat vlastnosti vzniklých adaptovaných kmenů, obzvlášť jejich změny týkající se akumulace polyhydroxyalkanoátů (PHA). Teoretická část práce blíže charakterizuje problematiku cyanobakterií, PHA a jejich vzájemné propojení v oblasti evolučního inženýrství. Pro evoluční experimenty byly použity cyanobakteriální kmeny Synechocystis sp. PCC 6803 a Synechocystis salina CCALA 192. Na vybrané zástupce byly vyvíjeny selekční tlaky působením peroxidu vodíku a mědi. Vzniklé kultury a jejich schopnost akumulace PHA byly následně posouzeny metodou plynové chromatografie. Oba tyto zvolené selekční tlaky se ukázaly jako nevhodné, jelikož po jejich aplikaci na kultury byla pozorována vysoká inhibice růstu neumožňující aplikace metod evolučního inženýrství. V druhé půlce experimentální části byly sledovány poskytnuté adaptované kmeny na 6% NaCl. Prokázalo se, že adaptace má na mikroorganismy pozitivní vliv, jelikož vykazovaly lepší růst biomasy, vyšší odolnost při odolávání stresovým podmínkám a bylo pozorováno nepatrné navýšení akumulace PHA.
|
host ::
RSS.