|
|
Plasmonically active electrochemical electrodes based on tungsten disulfide nanotubes decorated with gold nanoparticles
Salajková, Zita ; Daňhel,, Aleš (referee) ; Ligmajer, Filip (advisor)
When an electromagnetic wave illuminates metal nanostructure under right circumstances, it can couple to the motion of electrons and thus give rise to so-called LSPR. When these collective oscillations non-radiatively decay, they excite charge carriers that can have, for a short moment of time, highly non-thermal energy distribution. These so-called "hot" electrons and holes can then take part in photochemical applications, e.g. in reactions on photoactive electrodes where hot electrons act as catalysts. Gold nanoparticles seem to be a good candidate for fabrication of such electrodes because they exhibit resonantly enhanced absorption due to plasmon excitation in the visible and near infrared spectral range, which could make the solar energy harvesting more efficient. In this work we present electrohemical experiments that should help to clarify the underlying principles of photochemical reactions involving hot electrons. Our model system consists of indium tin oxide electrodes covered with tungsten disulphide nanotubes that were previously decorated by gold nanoparticles. By comparing the results of chronoamperometric measurements on individual components of this system it was shown that excitation of plasmonic nanoparticles indeed leads to photocurrents and that electrochemical methods can serve as a valuable tool for analysis of photochemical reactions catalyzed by hot electrons.
|
|
|
Enhancement of laser-induced plasma signal using nanoparticles
Salajková, Zita ; Galbács, Gábor (referee) ; Hidalgo, Montserrat (referee) ; Kaiser, Jozef (advisor)
Analytické metody LIBS a LA-IPC-MS založené na Laserové Ablaci (LA) nabízejí možnost rychlé chemické analýzy přímo z povrchu vzorku. Nedávno bylo ukázáno, že interakce světla s nanočásticemi může být využita pro zlepšení analytických schopností těchto metod. Při interakci nanočástic s laserovým paprskem dochází k zesílení elektromagnetického pole v jejich blízkém okolí. Pokud jsou nanočástice přítomny na povrchu vzorku analyzovaném některou z metod založenou na LA, zesílené pole vytvořené interakcí laseru s částicemi může pozměnit průběh LA, a tak ovlivnit vlastnosti laserem indukovaného plazmatu. Bylo zjištěno, že použití nanočástic může snížit práh ablace, zesílit signál a změnit vlastnosti aerosolu. Nanočásticemi zesílená LIBS (NELIBS) našla své využití tam, kde použití konvenční LIBS je problematické, a to například při analýze vzorků, kdy je jejich poškození nežádoucí nebo u analýzy roztoků mikrolitrových objemů s limity detekce nižšími než ppm. Tato dizertační práce předkládá podrobný popis jevů doprovázejících nanočásticemi zesílenou LA, založený na rozsáhlé experimentální práci a fyzikální teorii. Na základě pochopení základních principů byly vyvinuty dvě nové aplikace. Nejprve, byla NELIBS použita pro detekci kovových iontů v řetězcích amyloidů, pokročilého bio-materiálu určeného pro čištění vody. Dále byla NELIBS využita jako nová metoda pro monitorování proteinové korony vytvořené kolem nanočástic, čímž tato aplikace rozšířila klasické použití NELIBS za hranice prvkové analýzy.
|
|
|
Electroless selective deposition of silver nanoparticles
Salajková, Zita ; Bartoš, Miroslav (referee) ; Kolíbal, Miroslav (advisor)
Silver nanoparticles have a widespread use in the field of plasmonics. Since deposition of nanoparticles from colloidal solutions onto an exact location on a substrate is difficult, it seems advantageous to grow the nanoparticles in-situ. The presented work is focussed at selective deposition of~silver nanoparticles from colloidal solution or from solution reach of silver ions under assistance of focussed electron beams. Successful deposition could lead to growth of well defined nanostructures directly at the substrate surface. The effect of electron beam intensity to surface quality is studied (silica reduction, surface morphology) as well as effect of pH to particle properties. Outputs are used as a part in theoretical description of selective deposition and confirmed by following advanced experiments. The light assisted deposition and growth of nanostructures is described at the end of the presented work.
|
|
|
Enhancement of laser-induced plasma signal using nanoparticles
Salajková, Zita ; Galbács, Gábor (referee) ; Hidalgo, Montserrat (referee) ; Kaiser, Jozef (advisor)
Analytické metody LIBS a LA-IPC-MS založené na Laserové Ablaci (LA) nabízejí možnost rychlé chemické analýzy přímo z povrchu vzorku. Nedávno bylo ukázáno, že interakce světla s nanočásticemi může být využita pro zlepšení analytických schopností těchto metod. Při interakci nanočástic s laserovým paprskem dochází k zesílení elektromagnetického pole v jejich blízkém okolí. Pokud jsou nanočástice přítomny na povrchu vzorku analyzovaném některou z metod založenou na LA, zesílené pole vytvořené interakcí laseru s částicemi může pozměnit průběh LA, a tak ovlivnit vlastnosti laserem indukovaného plazmatu. Bylo zjištěno, že použití nanočástic může snížit práh ablace, zesílit signál a změnit vlastnosti aerosolu. Nanočásticemi zesílená LIBS (NELIBS) našla své využití tam, kde použití konvenční LIBS je problematické, a to například při analýze vzorků, kdy je jejich poškození nežádoucí nebo u analýzy roztoků mikrolitrových objemů s limity detekce nižšími než ppm. Tato dizertační práce předkládá podrobný popis jevů doprovázejících nanočásticemi zesílenou LA, založený na rozsáhlé experimentální práci a fyzikální teorii. Na základě pochopení základních principů byly vyvinuty dvě nové aplikace. Nejprve, byla NELIBS použita pro detekci kovových iontů v řetězcích amyloidů, pokročilého bio-materiálu určeného pro čištění vody. Dále byla NELIBS využita jako nová metoda pro monitorování proteinové korony vytvořené kolem nanočástic, čímž tato aplikace rozšířila klasické použití NELIBS za hranice prvkové analýzy.
|
|
|
Plasmonically active electrochemical electrodes based on tungsten disulfide nanotubes decorated with gold nanoparticles
Salajková, Zita ; Daňhel,, Aleš (referee) ; Ligmajer, Filip (advisor)
When an electromagnetic wave illuminates metal nanostructure under right circumstances, it can couple to the motion of electrons and thus give rise to so-called LSPR. When these collective oscillations non-radiatively decay, they excite charge carriers that can have, for a short moment of time, highly non-thermal energy distribution. These so-called "hot" electrons and holes can then take part in photochemical applications, e.g. in reactions on photoactive electrodes where hot electrons act as catalysts. Gold nanoparticles seem to be a good candidate for fabrication of such electrodes because they exhibit resonantly enhanced absorption due to plasmon excitation in the visible and near infrared spectral range, which could make the solar energy harvesting more efficient. In this work we present electrohemical experiments that should help to clarify the underlying principles of photochemical reactions involving hot electrons. Our model system consists of indium tin oxide electrodes covered with tungsten disulphide nanotubes that were previously decorated by gold nanoparticles. By comparing the results of chronoamperometric measurements on individual components of this system it was shown that excitation of plasmonic nanoparticles indeed leads to photocurrents and that electrochemical methods can serve as a valuable tool for analysis of photochemical reactions catalyzed by hot electrons.
|
|
|
Electroless selective deposition of silver nanoparticles
Salajková, Zita ; Bartoš, Miroslav (referee) ; Kolíbal, Miroslav (advisor)
Silver nanoparticles have a widespread use in the field of plasmonics. Since deposition of nanoparticles from colloidal solutions onto an exact location on a substrate is difficult, it seems advantageous to grow the nanoparticles in-situ. The presented work is focussed at selective deposition of~silver nanoparticles from colloidal solution or from solution reach of silver ions under assistance of focussed electron beams. Successful deposition could lead to growth of well defined nanostructures directly at the substrate surface. The effect of electron beam intensity to surface quality is studied (silica reduction, surface morphology) as well as effect of pH to particle properties. Outputs are used as a part in theoretical description of selective deposition and confirmed by following advanced experiments. The light assisted deposition and growth of nanostructures is described at the end of the presented work.
|
guest ::
