|
|
Metal-organic interface for effective charge transfer
Mrhačová, Petra ; Průša, Stanislav (referee) ; Procházka, Pavel (advisor)
This bachelor thesis deals with the analysis of benzene-1,3,5-tricarboxylic acid (TMA) molecules on a silver crystal with (111) surface termination. After the deposition of the molecules on the substrate, a fully protonated layer ( phase) is formed. Further substrate annealing induces a deprotonation process, which leads to the formation of another and phases. The different arrangements of the molecules were studied in ultra-high vacuum conditions by low-energy electron microscope (LEEM), scanning tunneling microscope (STM), and by low-energy electron diffraction (LEED). The application potential of these layers is discussed.
|
|
|
Graphene on SiC as a substrate for molecular self-assembly systems
Černá, Lenka ; Průša, Stanislav (referee) ; Procházka, Pavel (advisor)
This bachelor thesis deals with the fabrication and characterization of metal-organic frameworks formed by self-assembly mechanism of metal atoms (Fe) and organic molecules (tetracyanoquinodimethane, TCNQ) on a graphene surface. The fabrication of self-assembled structures has been performed on epitaxial graphene on SiC(0001) substrate. The deposition of metal-organic networks, as well as subsequent surface characterization by low-energy electron microscopy (LEEM) scanning tunneling microscopy (STM) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), were performed under ultra-high vacuum conditions.
|
|
|
Preparation and characterization of self assembled polymer nanocomposites
Lepcio, Petr ; Žídek, Jan (referee) ; Jančář, Josef (advisor)
Polymerní nanokompozity na bázi polyhedrálních oligomerních silsesquioxanů (POSS) představují slibnou oblast výzkumu, která potenciálně může využít samouspořádávní při navrhování nových materiálů. Tato diplomová práce popisuje postup přípravy oktafenyl-POSS/PS, oktafenyl-POSS/PMMA a oktamethyl-POSS/PS systémů a charakterizaci jejich termomechanických vlastností v pevné fázi a reologických vlastností v roztoku. Získané výsledky jsou diskutovány s přihlédnutím k teoriím zabývajících se stavem disperze nanočástic.
|
|
|
Magnetically assembled nanoparticle structures and their effect on mechanical response of polymer nanocomposites
Zbončák, Marek ; Khúnová,, Viera (referee) ; Crosby, Alfred (referee) ; Jančář, Josef (advisor)
Magneticky řízené samo-uspořádávání v polymerních nanokompozitech je studováno v této dizertační práci. Strukturování polymerních nanokompozitů pomocí relativně slabých magnetických polí (B=0-50 mT) bylo prokázáno jako praktická metoda pro kontrolu jejích nano a mikrostruktury. Vliv intenzity magnetického pole, množství nanočástic, viskozity a času uspořádávání na výslednou strukturu byl studován v různých systémech jako fotopolymer, polyuretan nebo koloidně dispergované nanočástice v acetonu s malým množstvím rozpuštěného polymeru. Samo-uspořádané struktury – bez aplikace vnějšího magnetického pole vykazují vícekrokovou agregaci nanočástic do uskupení s komplexním tvarem. Magnetické interakce byly označené jako odpovědné za agregaci nanočástic v samo-uspořádaných systémech pomocí výpočtů energii mezi-částicových interakcí. S rostoucím magnetickým polem, magnetické nanočástice jsou rychle uspořádané do jednorozměrných částicových řetězů s vysokým aspektním poměrem a homogenní orientaci v polymerní matrici. S prodluženým časem uspořádaní, tyto struktury postupně rostou z malých submikrometrových struktur do velkých mikroskopických super struktur. Táto metoda vykazuje velký potenciál pro kontrolovanou přípravu široké škály struktur v polymerních nanokompozitech vhodných pro technologické aplikace a také pro fundamentální studie. Magneticky uspořádané polymerní nanokompozity vykazují značnou směrovou anisotropii tuhosti kompozitu nad jeho skelným přechodem přičemž, pod skelným přechodem systému není pozorován žádný efekt. Podélně orientované struktury vykazují větší příspěvek k tuhosti kompozitů. Efektivnost vyztužení vykazuje teplotně závislý průběh a maximum je pozorováno přibližně 60 °C nad skelným přechodem. Struktura magneticky uspořádaného polymerního nanokompozitu byla popsána vícero-úrovňovým hierarchickým modelem materiálu. Mikromechanika byla využitá k popisu směrově závislého vyztužení polymerních nanokompozitů a k popisu teplotně závislé tuhosti hybridních struktur složených z nanočástic a polymeru. Schopnost nést napětí, deformovat se a nenulová tuhost hybridních struktur je odpovědná za vyztužení polymerních nanokompozitů. Přítomnost polymerních přemostění mezi nanočásticemi, které přenášejí napěti skrze magnetické struktury je označená jako nezbytná pro mechanickou odezvu polymerních nanokompozitů a pro tuhost hybridních struktur.
|
|
|
2D metal-organic frameworks from organic carbonitrile molecules on weakly interacting substrates
Kurowská, Anna ; Torre, Bruno de la (referee) ; Blatnik, Matthias (advisor)
Samouspořádávání je proces spontánního uspořádávání molekul do definovaných supra-molekulárních struktur na površích. Organické molekuly vykazující schopnost samouspořádání mohou být použity jako stavební prvky pro výrobu struktur přístupem "bottom-up", který umožňuje syntézu atomárně přesných dvourozměrných (2D) struktur. Začleníme-li do molekulárního uspořádání atomy kovu může dojít k vytvoření 2D sítí organika-kov (2D MOF). Atomy kovu jsou v nich periodicky uspořádány díky organickým molekulám, které je vzájemě spojují. Takovéto struktury na povrchu materiálů mohou vést k zajímavým vlastnostem, např. změně elektrických vlastností materiálů, nebo použítí nových exotických stavů hmoty v technologických zařízeních. Tato práce se zabývá studiem struktur na bázi karbonitrilových molekul a atomů přechodných kovů na povrchu ušlechtilých kovů a topologického izolantu. Vybrané molekuly, u nichž budeme studovat možnosti využití jako ligandu, jsou HATCN a DCA. Práce představuje výsledky z metod LEEM a STM pro molekulární samouspořádání na obou typech povrchů, a pro systémy organika-kov jen na ušlechtilých kovech; zejména DCA se ukazuje jako slibná molekula pro tvorbu 2D MOFs. Úspěšně jsme vytvořili periodicky uspořádané MOF s atomy Fe na povrchu Ag(111) a molekulární samouspořádání DCA molekul na povrchu Bi2Se3.
|
|
|
Association behavior of diblock copolymers with pH-responsive and thermoresponsive blocks in aqueous solutions
Škorňa, Adam ; Štěpánek, Miroslav (advisor) ; Raus, Vladimír (referee)
Univerzita Karlova Přírodovědecká fakulta Studijní program: Makromolekulární chemie Studijní obor: Makromolekulární chemie Bc. Adam Škorňa Asociační chování dvojblokových kopolymerů s pH-responsivními a termoresponsivními bloky ve vodných roztocích Associationbehavior of diblock copolymers with pH-responsive and thermoresponsive blocks in aqueous solutions Diplomová práce Školitel: prof. RNDr. Miroslav Štepánek. Ph.D. Praha 2022/2023 Abstract The growing number of double-responsive block copolymers with well-defined physical properties have beensynthesizedbycontrolledradical polymerization inthe last decades.These block copolymers (BCPs) can have interestingarchitecture and very complex phase behaviour, resulting in so-called "schizophrenic" micellization. It was suggested previously that BCPs consisting of a polyelectrolyte block and a thermoresponsive block may exhibit so-called "schizophrenic" micellization: In selective solvents, depending on pH and temperature, solvophilic (core-forming) blocks of these BCPs may become solvophobic (corona-forming). In this thesis, we conducted a study of double-responsive diblockcopolymer poly(di-[ethylene glycol] methyl ether methacrylate)-b-poly(2-[diisopropylamino] ethyl methacrylate) (PDEGMA-b-PDIPAEMA), inwhich PDEGMA acts as thermoresponsive blockwithLCST of 27...
|
|
|
Study of self-assembly and degree of ionization of block copolymers using transmission electron microscopy and molecular simulations
Illés, Peter ; Nová, Lucie (advisor) ; Štěpánek, Miroslav (referee)
Responsive systems, such as block copolymers with solvent-affine blocks, can undergo self-assembly into structures like micelles or vesicles. These assem- blies are highly sensitive to slight changes in external conditions, like pH or temperature, leading to the formation or dissolution of micelles. When one of the polymer blocks is a weak polyelectrolyte, its degree of ionization depends not only on the external conditions but also on the association state. This study focuses on investigating the size and degree of ionization of micellar struc- tures formed by polymer chains containing thermoresponsive and pH-responsive blocks. The investigation combines high-resolution transmission electron mi- croscopy and Hamiltonian Monte Carlo simulations to provide a comprehensive understanding of these micellar structures. 1
|
|
|
Preparation and testing of lightweight composite materials
Peroutka, Jakub ; Bartlová, Milada (referee) ; Žídek, Jan (advisor)
This thesis deals with simulation of composite origami-like auxetic materials, which exhibit self – assembly effect (SE). The freeware named INKSCAPE was used for preparing structures. Simulations were made by MATLAB with GIBBON plugin using finite element method. For structure evaluation, freeware programme FEBIO Studio were used. The theoretical part was divided into four sections – auxetic materials, shape memory polymer materials, self-assembly auxetic materials and thermal expansion of auxetic materials. Each section contains of basic information and knowledge from its category. For each area of the theoretical part, literature searches were conducted based on the latest findings on the given topic. The experimental part consisted of simulations of prepared structures and their subsequent evalution using MATLAB programme. Simulations were performed for two types of auxetic structures that differed in the size of external angle (121,99 °and 131,78 °) in total. In the next step, simulation of cubic structure with dimensions 20 × 20 mm was performed. The prepared auxetic structures were composed of two neo- Hookean materials and were further divided into homogeneous, two-layered and multi-layers structures. For two-layer and multi-layer structures, a thermal expansion simulation was performed, and with the help of the values obtained from the simulation of the cube structure, the temperature change was calculated for individual simulation states, which were randomly determined. Furthermore, stress histograms were made for prepared structures and the most frequent stress value for the given simulation state was determined. The last part consisted of determining the thermal expansion of the simulated materials. Coefficient of thermal expansion of prepared materials was calculated using data obtained during each simulation of the cubic structure of dimensions mentioned above.
|
|
|
Self-Assembled Polymer Systems Based on Poly[(N-2,2-difluoroethyl)acrylamide] as Diagnostic and Theranostic Tracers for 19F Magnetic Resonance Imaging
Kolouchová, Kristýna ; Hrubý, Martin (advisor) ; Matějíček, Pavel (referee) ; Poučková, Pavla (referee)
In this doctoral thesis we describe a series of stimuli-responsive polymers which could be used as diagnostic tools or as smart drug delivery systems with simultaneous diagnosis (theranostics). All hereby mentioned polymers are thermoresponsive copolymers of (N-2,2-difluoroethyl)acrylamide exhibiting lower critical solution temperature in aqueous milieu. This means that they are water-soluble at low temperature while when heated above a certain temperature, they self-assemble into nano- or macro- sized assemblies. Because of the high concentration of fluorine atoms, all these polymers could be used as 19 F MRI tracers. We designed multiple different thermoresponsive, thermo- and pH-responsive, thermo-and reactive-oxygen-species-responsive polymers that could find numerous discussed applications in human medicine. We investigated their physico-chemical properties with 1 H and 19 F nuclear magnetic resonance (NMR), size exclusion chromatography (SEC), elemental analysis, dynamic light scattering (DLS), static light scattering (SLS), small angle neutron scattering (SANS), small-angle X-ray scattering (SAXS), and turbidimetry. After the physicochemical optimization of the parameters for the selected applications, their biocompatibility was tested in vitro. Several promising polymers were tested in vivo...
|
|
|
Self-assembled polymer systems responsive to external stimuli for biomedicine
Sincari, Vladimir ; Štěpánek, Petr (advisor) ; Matějíček, Pavel (referee) ; Sedláková, Zdeňka (referee)
The first work in my doctoral thesis described a novel rapid and eco-friendly reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT) polymerization reaction of the N-(2- hydroxypropyl) methacrylamide (HPMA) monomer under microwave irradiation (MWI). Optimal conditions for the polymerization such as reaction time, solvents, monomer stoichiometry and RAFT agents was determined. The polymerization kinetics demonstrated the linear increase in the number-average molecular weight (Mn) with monomer conversion. Good agreement between the theoretical and experimental Mn values was verified with pseudo-first- order kinetic plots, with low dispersities (Đ ≤ 1.04). Furthermore, this publication demonstrated the ability of MWI to facilitate copolymer formation by the preparation of relevant copolymers, such as poly(HPMA-b-bocAPMA), poly(HPMA-b-MABH) and poly(HPMA-b-PDPA) which were used as a base for the following work in the thesis. The second and third study are devoted to delivery of therapeutic molecules by using cargo-delivery self-assemblies in the form of polymersomes (PS). Such drug delivery systems (DDS) potentially minimize the premature degradation of drug, fast clearance from bloodstream and dosing frequency which leads to lower toxicity. The main advantage of DDS is the controlled manner of drug...
|
guest ::
