|
|
Surface-enhanced Raman microspectroscopy of biomolecules and biological systems
Šimáková, Petra ; Procházka, Marek (vedoucí práce) ; Michl, Martin (oponent) ; Šloufová, Ivana (oponent)
Cílem této práce bylo využití mikrospektroskopie povrchem zesíleného Ramanova rozptylu (SERS) ke studiu biomolekul a biologických systémů. Hlavní testovací molekulou byl kationický porfyrin H2TMPyP, avšak byly použity také jiné porfyriny, tryptofan a dva lipidy. Byla srovnána citlivost a reprodukovatelnost několika pevných SERS substrátů: (1) Au a Ag nanočástic (NPs) imobilizovaných pomocí bifunkční molekuly, (2) AgNPs imobilizované vyschnutím, (3) vysoce uspořádaných Au- a AgFON substrátů a (4) Ag pokovených hmyzích křídlech. Na většině z těchto pevných povrchů byla nejnižší detekovaná koncentrace H2TMPyP ~10-8 M. Nejvyšší citlivost poskytly vyschlé kapky směsi AgNPs/analyt, z nichž byly detekovány koncentrace 1×10-10 M TMPyP, 1×10-5 M tryptofanu, 2×10-7 M DSPC a 3×10-7 M DMTAP. Spektrální reprodukovatelnost je však v tomto případě nižší kvůli metalaci porfyrinu a změnám ve spektrech lipidů ve srovnání s jejich Ramanovy spektry z roztoku. Nejvyšší reprodukovatelnost byla dosažena na AuFON substrátech a Ag pokovených hmyzích křídlech. AgNPs modifikované polymerem PEG byly testovány na rakovinných HeLa buňkách pro vnitrobuněčné využití. Metalace H2TMPyP sloužila jako sonda dostupnosti povrchu PEG-Ag- nanočástic. Výsledky prokázaly, že tato dostupnost je závislá na chemických vlastnostech jak...
|
|
|
Optimization of surface-enhanced Raman scattering spectroscopy for study of biologically important biomolecules and their interactions
Šmídová, Natália
Název práce: Optimalizace spektroskopie povrchem zesíleného Ramanova rozptylu ke studiu biologicky významných molekul a jejich interakcí Autor: Natália Šmídová Ústav: Fyzikální ústav UK Vedoucí doktorské práce: Doc. RNDr. Marek Procházka, PhD. Abstrakt: Hlavním cílem práce byla optimalizace spektroskopie povrchem zesíleného Ramanova rozptylu (SERS) pro studium významných biomolekul. K tomuto účelu byly vybrány povrchy na bázi zlatých koloidních nanočástic imobilizovaných na silanizované skleněné podložky. Stabilní, homogenní a reprodukovatelné povrchy vhodné pro SERS spektroskopii byly připraveny použitím aminopropyl- trimetoxysilanu a citrátem redukovaných zlatých koloidních nanočástic tepelně upravených po jejich imobilizaci. Na těchto površích byly studovány modelové biomolekuly 5,10,15,20-tetrakis(1-metyl-4-pyridyl)porfyrin (TMPyP) a 5,10,15,20- tetrakis(4-sulfonatofenyl)porfyrin (TSPP) pomocí klasického Ramanova spektrometru v makro-módu a konfokálního Ramanova mikrospektrometru. Podmínky pro SERS měření porfyrinů byly optimalizovány s ohledem na citlivost a reprodukovatelnost. SERS mikrospektroskopie ukázala řadu výhod oproti SERS měření v makro-módu: možnost spektrálního mapování povrchu, snadnější manipulace se vzorkem, kratší akumulační časy a absence silného Ramanova signálu ze skleněné...
|
|
|
Uspořádání Ag a Au nanočástic pomocí oligomerů na bázi terpyridinu: Vztah mezi morfologií a spektrálními charakteristikami
Prusková, Markéta
Práce je zaměřená na přípravu, morfologickou a spektroskopickou charakterizaci mezifázových nanokompozitních (NK) dvojdimenzionálních (2D) samouspořádaných systémů Ag a Au nanočástic (NČ), které byly funkcionalizovány adsorbáty s terpyridylovými koncovými skupinami (2,2′:6′,2′′-terpyridin (tpy), 4'-(thiofen-2-yl)terpyridin (T-tpy), α,ω- bis(terpyridyl)-2,2'-bithiofen (tpy-2T-tpy) a α,ω-bis(terpyridyl)-2,2':5',2''-terthiofen (tpy-3T- tpy). Morfologická charakterizace NK systémů prokázala zachování průměrné vzdálenosti nejbližších NČ ve všech systémech nezávisle na použitém adsorbátu. Celková průměrná vzdálenost NČ se zvyšovala v pořadí: tpy < T-tpy < tpy-2T-tpy < tpy-3T-tpy, zatímco průměrná obsazenost plochy NČ se ve stejném pořadí snižovala a korelovala s posunem maxima SPE (surface plasmon extinction) pásu nanokompozitů (tpy > T-tpy > tpy-2T-tpy > tpy-3T-tpy). Z uvedených výsledků vyplývá, že o posunu maxim SPE pásů nerozhoduje pouze hodnota nejbližších mezičásticových vzdáleností, ale daleko více rozsah delokalizace povrchového plasmonu v 2D uspořádání NČ. Čím menší jsou ostrůvky tvořené NČ v blízkém kontaktu, tím je menší posun maxima SPE křivek a naopak. Studie připravených NK filmů pomocí SERS spektroskopie potvrdila existenci dvou forem povrchových komplexů - s přenosem a bez přenosu náboje...
|
|
|
Optimization of new active surfaces based on plasmonic nanoparticle assemblies for SERS, SERRS and surface-modified luminescence studies of selected molecules
Sutrová, Veronika
Byly připraveny dva typy 3-dimenzionálních (3D) Ag agregátů s vnitřní nanohoubovitou strukturou a testovány jako vzorky pro povrchem zesílený Ramanův rozptyl (SERS) a jako aktivní povrchy pro povrchem zesílenou luminiscencí. 3D Ag agregát s vnitřní nanohoubovitou strukturou byl připraven z fraktálních 2D fúzovaných agregátů (D = 1,87 ± 0,02) získaných modifikací hydrosolu Ag nanočástic (NČ) připraveného redukcí AgNO3 pomocí NH2OH∙HCl. Pro SERS měření byl připraven Ag agregát se začleněnými kationty [Ru(bpy)3]2+ a Cl- anionty, který byl převrstven tenkou vrstvou vodné fáze. Modifikací Ag NČ chloridy vznikly fraktální fúzované agregáty, ze kterých byl následně připraven 3D Ag agregát pro měření povrchem zesílené luminiscence. Po přípravě byl agregát převrstven 1×10-5 M vodným roztokem [Ru(bpy)3]2+ . SERRS (1×10-14 M) a SERS (1×10-15 M) limity detekce [Ru(bpy)3]2+ určené při excitační vlnové délce 445 a 532 nm odpovídají mezi detekce na úrovni detekce jedné molekuly. K možnosti detekce na úrovni jedné molekuly přispívá zesílení elektromagnetickým mechanismem v důsledku lokalizace [Ru(bpy)3]2+ do "hot spots", efektivní lokalizace "hot spots" do fokusu laserového svazku při mikro-Ramanském spektrálním měření a příspěvek molekulární rezonance k celkovém zesílení signálu. Fosforescenční měření z 3D Ag...
|
|
|
Ionic polyacetylene type polymers and polymer networks by catalyst-free quaternization polymerization
Faukner, Tomáš
(Doctoral Thesis, 2016, Mgr. Tomáš Faukner, Iontové polymery a polymerní sítě polyacetylenického typu připravené metodou kvaternizační polymerizace) Byla provedena detailní studie složení a konfigurační struktury série iontových π-konjugovaných poly(monosubstituovaných acetylenů) připravených kvaternizační polymerizací (QP) 2-ethynylpyridinu (2EP) s equimolárním množstvím alkyl halogenidu (RX = ethyl bromid, ethyl jodid, nonyl bromid, hexadecyl (cetyl) bromid) jako kvaternizačního činidla (QA). Všechny produkty, dobře rozpustné v polárních rozpouštědlech, vykazovaly stupeň kvaternizace cca. 0.5, což naznačuje, že i nekvaternizované monomery byly zapojeny do polymerního řetězce. Na základě výsledků 1 H NMR, IR a Raman (SERS) spektrálních metod byla určena konfigurační struktura polyacetylenických řetězců připravených polymerů: polymery připravené bez přídavku rozpouštědla vykazovaly více očekávanou nepravidelnou cis/trans konfiguraci, kdežto polymery připravené v roztoku acetonitrilu vykazovaly vysoký podíl cis jednotek. Symetrické bi-pyridylacetylenické monomery, které byly v rámci této studie nasyntetizovány, byly polymerizovány metodou QP za vzniku série nových iontový disubstituovaných polyacetylenických materiálů. Mechanismus, který je používán zejména k polymerizaci monosubstituovaných...
|
|
|
Surface-enhanced Raman spectral detection of bilirubin and temporally synchronized monitoring of its photochemical transformations in selected solvents by SERS and electronic absorption spectroscopy
Hrnčířová, Jana ; Vlčková, Blanka (vedoucí práce) ; Procházka, Marek (oponent)
Povrchem zesílené Ramanovy rozptylové (SERS)-aktivní systémy založené na makroskopických Ag agregátech s vnitřní nanohoubovitou strukturou a podmínkách jejich SERS spektrálních měření byly optimalizovány pro selektivní a citlivou detekci biomedicínsky významného, amfifilního žlučového pigmentu bilirubinu (BR) v zásaditém vodném roztoku a jeho roztocích ve vybraných vodou mísitelných rozpouštědlech, konkrétně dimethylsulfoxidu (DMSO) a/nebo vodou nemísitelném rozpouštědle, jmenovitě CH2Cl2. Ag agregáty s vnitřní nanohoubovitou strukturou připravené s pomocí preagregačního činidla HCl byly zvoleny jako optimální SERS-aktivní systémy pro spolehlivou detekci BR ve všech dříve zmíněných rozpouštědlech. Ve všech případech, protonovaná forma adsorbovaného BR byla detegována v Ag agregátech s vnitřní nanohoubovitou strukturou, kam byl BR inkorporován, a jeho charakteristické pásy byly stanoveny pomocí SERS spektrálních měření na excitačních vlnových délkách v rozmezí 445-780 nm. Citlivost SERS spektrální detekce byla vyhodnocena na základě koncentračních hodnot SERS spektrálních detekčních limit (SERS LODs) BR inkorporovaného do Ag agregátů s vnitřní nanohoubovitou strukturou. SERS LOD pro BR v alkalickém vodném roztoku i v DMSO je 1∙10-8 M (s použitím excitační vlnové délky 532 nm/633 nm), což je nejnižší...
|
|
|
New pathways to plasmonic nanoparticle assembling into 2D and 3D hybrid active systems for SERS of graphene and SERS, SERRS and GERS + SERS of aromatic molecules
Gajdošová, Veronika ; Vlčková, Blanka (vedoucí práce) ; Němec, Ivan (oponent) ; Michl, Martin (oponent)
První část práce se zabývá vývojem a testováním nových typů aktivních systémů pro SERS a SERRS měření hydrofobních molekul. Byly vyvinuty 3D nanohoubovité agregáty s včleněnými hydrofobními molekulami do vnitřní struktury. Jako hydrofobní testovací molekuly byl zvolen fulleren C60 a H2TPP. Byly určeny meze SERS a SERRS spektrální detekce (LODs) fullerenu C60 na 4 excitačních vlnových délkách, přičemž LODs fullerenu C60 byly ve všech případech o řád nižší než v případě referenčního systému, který napodoboval již dříve využité Ag nanohoubovité agregáty pro SERS a SERRS spektrální měření. Zlepšení detekčních schopností agregátu je způsobeno efektivní lokalizací hydrofobních molekul do "hot spotů" ve 2D fraktálních agregátech Ag nanočástic (NČ). Diprotonace molekul H2TPP v průběhu přípravy, způsobená použitím HCl jako preagregačního činidla byla eliminována nahrazením NaCl za HCl během přípravy agregátu. Na druhou stranu, studium mechanismu diprotonace ukázalo na možnost využití agergátu jako nanoreaktoru. Druhá část práce se zabývá přípravou 2D struktur tvořených Ag nanočásticemi jakožto vhodnějšími substráty pro SERS monovrstevného grafenu (SLG) než jakými jsou 3D struktury. 2D nanočásticové (NČ) struktury modifikované ethanthiolátovým spacerem, nanesené na povrch SLG umožňovaly získat SERS spektra...
|
|
| |
|
|
Deposition and characterization of GaN nanocrystals with a metal core
Čalkovský, Vojtěch ; Čech, Vladimír (oponent) ; Mach, Jindřich (vedoucí práce)
The thesis deals with preparation and characterization of GaN nanocrystals with a metal core. In the theoretical part of the thesis GaN with its properties and applications is introduced. Further, substrates for the growth and dierent mechanisms of the growth of GaN are discussed. Further, metal NPs are introduced and their optical proper- ties are discussed towards plasmon coupling and photoluminiscent enhancement of GaN structures with Ag NPs. The experimental part concerns with four step preparation process of GaN nanocrystals with Ag core. Firstly, Ag NPs are deposited on Si(111) substrate, secondly passivated by native oxide. Third step is Ga deposition and last post-nitridation. Each step was optimized and studied by various methods such as XPS, SEM, photoluminiscence and Raman spectroscopy.
|
|
|
Uspořádání Ag a Au nanočástic pomocí oligomerů na bázi terpyridinu: Vztah mezi morfologií a spektrálními charakteristikami
Prusková, Markéta
Práce je zaměřená na přípravu, morfologickou a spektroskopickou charakterizaci mezifázových nanokompozitních (NK) dvojdimenzionálních (2D) samouspořádaných systémů Ag a Au nanočástic (NČ), které byly funkcionalizovány adsorbáty s terpyridylovými koncovými skupinami (2,2′:6′,2′′-terpyridin (tpy), 4'-(thiofen-2-yl)terpyridin (T-tpy), α,ω- bis(terpyridyl)-2,2'-bithiofen (tpy-2T-tpy) a α,ω-bis(terpyridyl)-2,2':5',2''-terthiofen (tpy-3T- tpy). Morfologická charakterizace NK systémů prokázala zachování průměrné vzdálenosti nejbližších NČ ve všech systémech nezávisle na použitém adsorbátu. Celková průměrná vzdálenost NČ se zvyšovala v pořadí: tpy < T-tpy < tpy-2T-tpy < tpy-3T-tpy, zatímco průměrná obsazenost plochy NČ se ve stejném pořadí snižovala a korelovala s posunem maxima SPE (surface plasmon extinction) pásu nanokompozitů (tpy > T-tpy > tpy-2T-tpy > tpy-3T-tpy). Z uvedených výsledků vyplývá, že o posunu maxim SPE pásů nerozhoduje pouze hodnota nejbližších mezičásticových vzdáleností, ale daleko více rozsah delokalizace povrchového plasmonu v 2D uspořádání NČ. Čím menší jsou ostrůvky tvořené NČ v blízkém kontaktu, tím je menší posun maxima SPE křivek a naopak. Studie připravených NK filmů pomocí SERS spektroskopie potvrdila existenci dvou forem povrchových komplexů - s přenosem a bez přenosu náboje...
|
host ::
RSS.