|
|
Nanostructures for advanced plasmonic applications
Kejík, Lukáš ; Brzobohatý,, Oto (oponent) ; Dostálek,, Jakub (oponent) ; Šikola, Tomáš (vedoucí práce)
Plasmonics, characterized by the coupling of free electron oscillations in metals with electromagnetic waves, has come to the forefront with advancements in nanotechnology. This synergy results in remarkable properties of nanoscale objects, characterized by confined and enhanced electromagnetic fields. These features pave the way for a wide array of nanostructure applications, spanning biosensing, emission enhancement, solar energy harvesting, and optical component substitution. This dissertation is centered on the application of plasmonic nanostructures, primarily focusing on planar optical components known as metasurfaces. Additionally, it explores their use in photocatalytic applications, harnessing the energetic hot charge carriers generated through plasmonics. The dissertation begins with an introduction to the theoretical foundations of plasmonics, highlighting key parameters governing plasmonic properties and providing an overview of its most compelling applications. Subsequently, it comprises four experimental sections which show the utilization of plasmonic nanostructures for various purposes, including the phase of light control, dynamic metasurfaces, investigations of inner crystallinity effects, and the utilization of hot charge carriers in photoelectrochemical systems. These studies share a common theme of employing advanced or less conventional materials, such as vanadium dioxide or transition metal dichalcogenides, within the realms of plasmonics and nanotechnology.
|
|
|
Elektrochemická charakterizace nanostrukturovaných povrchů modifikovaných biolátkami s thiolovou vazbou
Urbánková, Kateřina ; Kynclová, Hana (oponent) ; Hrdý, Radim (vedoucí práce)
Diplomová práce pojednává o nanotechnologii, nanočásticích a nanostrukturovaných površích, elektrochemických metodách, obzvláště voltametrii, cyklické voltametrii, elektrochemické impedanční spektroskopii a měření kontaktního úhlu. Část se zabývá elektrodami především nanostrukturovanými a modifikovanými biolátkami s thiolovou vazbou. V praktické části je uveden postup přípravy nanostrukturovaných zlatých elektrod včetně SEM snímků jejich povrchu. Nanostrukturované a hladké zlaté elektrody byly modifikovány kyselinou 11-merkaptoundekanovou, streptavidinem, glycinem a biotinem, a měřeny cyklickou voltametrií, elektrochemickou impedanční spektroskopií a kontaktním úhlem.
|
|
|
Netermální dehydrogenace karboxylových kyselin na površích kovů
Kugler, David ; Kolíbal, Miroslav (oponent) ; Čechal, Jan (vedoucí práce)
Molekulární samouspořádání je proces spontánní organizace základních jednotek adsorbátu do komplexních, periodicky se opakujících struktur. Samouspořádané systémy by v budoucnu mohly sloužit k výrobě atomárně přesných funkčních nanostruktur. Jednou z možností výroby samouspořádaných sítí je depozice molekul jednoduché karboxylové kyseliny na atomárně čistý kovový substrát. Cílem práce je popsat kinetiku deprotonační reakce molekul 4,4´-bifenyldikarboxylové kyseliny na Ag(100) vlivem expozice CO. Pro sledování fázových transformací vyvolaných změnami vazebných vlastností molekul byl použit nízkoenergiový elektronový mikroskop. Výsledkem práce je komplexní pohled na deprotonační reakci indukovanou expozicí CO. Odhalili jsme závislost průběhu reakce na tvaru a velikosti molekulárních ostrůvků. Popsali jsme kinetiku jednotlivých fázových transformací pro různá molekulární pokrytí. Určili jsme též závislost rychlosti kompletní deprotonace na tlaku CO.
|
|
|
Application of Scanning Probe Microscopy for the Study of Ultrathin Films and Nanostructures
Neuman, Jan ; Rezek, Bohuslav (oponent) ; Mašláň, Miroslav (oponent) ; Šikola, Tomáš (vedoucí práce)
The doctoral thesis is focused on the study of ultrathin layers and the utilization of atomic force microscopy (AFM) for their characterization. Morphological changes of ultrathin layer of gold on silica substrates at elevated temperatures were experimentally investigated. It was found that surface modification influences the formation of the voids in the gold layer. By the controlled dewetting of gold layer is possible to influence the formation of gold islands at elevated temperatures. Precise surface modification by electron beam lithography enabled preparation of ordered arrays of gold islands with the uniform size in range of 50 – 400 nm. It is also shown, that the increase of annealing temperature to 1000 °C induces embedding of the gold islands into the substrate. This phenomenon is probably caused by the silica transfer from the area bellow the islands to the rim. AFM methods are suitable for characterization of above mentioned nanostructures. The AFM working under the ultra-high vacuum conditions was developed at the Institute of Physical Engineering. Piezoelectric actuators are utilized for the sample approach and adjustment of the mirror used in optical detection system. The optimization was achieved by the systematic study of the driving pulse parameters. High stability and operating speed was achieved by the experimental measurements of the actuator response to the pulse shape and repetition frequency.
|
|
|
Optická charakterizace nanostruktur perovskitů
Urban, Jakub ; Kvapil, Michal (oponent) ; Dvořák, Petr (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá optickou charakterizací nanokrystalů CsPbBr3, jež patří do skupiny materiálů zvaných perovskity vykazujících vysokou kvantovou účinnost fotoluminiscence (PL). V rámci této práce byl vytvořen algoritmus pro korelaci experimentálních dat naměřených metodou PL mapování z morfologickými a topografickými vlastnostmi pořízené pomocí rastrovací elektronové mikroskopie (SEM) a mikroskopie atomárních sil (AFM), který umožňuje detekovat jednotlivé nanokrystaly a analyzovat jejich spektra. Speciálně byly nalezeny krystaly, jejichž tvar lze aproximovat pomocí kvádrů, u kterých byla zjištěna objemová závislost těžiště jejich PL s úměrou V^(2/3), jak předpovídá teoretický model. Provedeno byla také měření závislosti PL na teplotách v rozsahu 40–60 °C, v němž byla pro toto rozmezí teplot potvrzena lineární závislost šířky luminiscenční píku v polovině maxima (FWHM), která roste s rostoucí teplotou, a naopak nezávislost těžiště PL na teplotě.
|
|
|
Elektrochemická příprava fluorescenčního senzoru s vysoce uspořádáným nanostrukturovaným povrchem
Bedlek, Marek ; Kolíbal, Miroslav (oponent) ; Drbohlavová, Jana (vedoucí práce)
Práca sa zaoberá prípravou a skúmaním optických vlastností samousporiadaného pola TiO2 a Au kvantových bodiek (QDs) a ich potenciálnym využitím v medicíne ako optický senzor pri detekcii biomolekúl. Ako metóda prípravy TiO2 QDs, resp. Au QDs, bola zvolená kontrolovaná anodizácia Ti s použitím Al2O3 masky, pripravenej anodizáciou Al, resp. galvanická depozícia Au cez Al2O3 masku na vopred pripravené TiO2 QDs alebo substrát s jamôčkovou štruktúrou. Skúma sa tiež vplyv anodizačných, resp. depozičných podmienok na výslednú štruktúru QDs a ich emisné spektrum.
|
|
|
Studium chování buněk na nanostrukturovaných TiO2 površích
Poláková, Kateřina ; Urbánková, Kateřina (oponent) ; Fohlerová,, Zdenka (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá studiem interakce buněk na nanostrukturovaných površích z oxidu titaničitého, které jsou vytvářené pomocí elektrochemické metody zvané anodická oxidace. V teoretické části je vytvořen přehled výroby nanostrukturovaných povrchů pomocí metody anodické oxidace. Je zmíněn vliv vnějších faktorů na geometrické parametry struktur a popis metod charakterizace struktur. Dále je zpracován přehled využití pro biomedicínské aplikace a popis interakce buněk s povrchem. V praktické části je uveden postup výroby nanoporézních a nanotubulárních struktur na tenkých vrstvách titanu přímou metodou anodické oxidace, u kterých je sledován vliv vnějších faktorů. Dále je uveden postup a výroba tyčinkovitých struktur a nanoteček, vytvářených pomocí aluminové šablony (AAO), na kterých je následně provedeno studium chování buněk, které zahrnuje testy adheze, zkoumání morfologie adherovaných buněk, testy proliferace a diferenciace. Struktury jsou v rámci zkoumání interakce buněk s nanostruktutovanou vrstvou porovnávány s hladkým povrchem oxidu titaničitého.
|
|
|
Analýza nanostruktur metodou ToF-LEIS
Duda, Radek ; Král, Jaroslav (oponent) ; Mašek, Karel (oponent) ; Dub, Petr (vedoucí práce)
Předložená práce pojednává o využití analytické metody TOF-LEIS v oblasti výzkumu nanostruktur. Touto metodou byl stanoven nový postup pro hloubkové profilování prvkového složení vzorku, který je založen na střídavém měření spolu s metodou DSIMS. Metoda TOF-LEIS je schopna detekovat rozhraní vrstev ještě před jeho rozmixováním odprašujícím svazkem iontů metody DSIMS. Dále byl stanoven postup úpravy výsledných ToF-LEIS spekter tak, abychom obdrželi skutečnou koncentraci prvků ve vzorku eliminací příspěvku mnohoobných kolizí projektilů. Porovnáním TOF LEIS spekter s výsledky měření metody DSIMS byl obdržen poměr výtěžku iontů molybdenu a křemíku. V další části práce jsou ukázány výhody metody TOF-LEIS v kombinaci s metodou XPS během analýzy teplotní stability zlatých nanočástic. Je ukázána komplementárnost obou metod a jejich závěry podloženy snímky elektronového mikroskopu. Závěrečná část je věnována popisu nově sestavené aparatury pro analytickou metodu TOF-SARS a představení jejich možností především ohledně detekce vodíku na grafenu.
|
|
|
Utilization of porous anodic alumina for fabrication of nanostructured layers and their photoelectrochemical and optical applications
Lednický, Tomáš ; Vanýsek, Petr (oponent) ; Sulka, Grzegorz (oponent) ; Bendová, Mária (vedoucí práce)
Porous anodic alumina (PAA) is an oxide layer formed by anodic oxidation of aluminium. In addition to its vast industrial use, its popularity has exponentially expanded into the field of nanotechnology due to the discovery of the self-ordering growth of PAA, leading to a honeycomb-like nanostructure. Together with a simple fabrication and tuneable properties, PAA represents an inexpensive alternative to the nanoscale world. In the same spirit, this PhD thesis deals with methods utilizing the PAA to fabricate functional nanostructures. The first part of the thesis is focused on the PAA-assisted formation of titanium dioxide (TiO2) nanocolumn arrays and their possible application as photoanodes for the water-splitting reaction. TiO2 nanocolumns are formed by anodisation of superimposed Al layer over titanium substrate being so-called ‘PAA-assisted anodisation’. The present study demonstrates the electrochemical properties and photoelectrochemical performance of nanocolumns formed from nitrogen-enriched substrates modified by various thermal treatments. The major finding was that their hollow morphology causes their poor performance. This issue was addressed by developing a novel anodising strategy that originates from the extensive study of anodising parameters and their effect on the morphology and stability of nanocolumns. The second part demonstrates the fabrication of well-ordered gold nanoparticles (AuNPs) on a transparent substrate as a localized surface plasmon resonance (LSPR) sensor element. A key-stone of this multidisciplinary method is a combination of a self-ordering behaviour of PAA that produces the template for controlled solid-state dewetting (SSD) of a subsequently deposited thin film of gold. This work includes the detailed technical aspects of complete fabrication, starting with the template production from an aluminium sheet to forming AuNPs and their transfer to a transparent substrate. This part is concluded with the characterization of fabricated AuNP nanocomposites with a practical comparison of their bulk refractive index sensitivity and stability in time. Results show this large-scale and inexpensive technique can easily compete with other, more demanding, AuNP fabrication technologies.
|
|
|
Tvorba nanostruktur pomocí fokusovaného iontového svazku
Bartoš, Radko ; Tomanec, Ondřej (oponent) ; Kolíbal, Miroslav (vedoucí práce)
Tato bakalářské práce se zabývá problematikou obrábění iontovým svazkem. Jsou představeny přístroje, které se pro tuto metodu používají, a možnosti různých druhů nastavení počátečních podmínek, které mají za následek odlišný výsledný tvar nanostruktur. V práci je popsána metodika tvorby a měření vytvořených nanostruktur. Ze získaných výsledků jsou odvozena vhodná nastavení iontového svazku tak, aby získané nanostruktury měly požadovaný tvar.
|
host ::
RSS.