|
|
Nanoscaled polypyrrole for sensing gaseous analytes and volatile organic compounds
Šetka, Milena ; Dian,, Juraj (oponent) ; Mandayo, Gemma García (oponent) ; Drbohlavová, Jana (vedoucí práce)
Polypyrrole (PPy) is a hetero-cyclic conductive polymer (CPs) with chemical structure based on the existence of conjugated electrons between alternating single and double bond system. This polymer has occupied the attention of many scientists from different research disciplines due to its outstanding properties such as good electrical conductivity, relatively high environmental stability, and facile and diversified synthesis methods. The aim of this research was to study the sensing behavior of PPy. Therefore, the gas sensing performances of PPy nanostructures were verified to ‘gas molecules of high importance’ including acetone, ammonia, ethanol, ethylene and toluene. In this work, PPy in the form of nanorods (NRs) and nanoparticles (NPs) was prepared using electrochemical and chemical synthesis approaches, respectively. Additionally, the modified PPy structures were developed by functionalization of PPy NPs with catalytic particles of gold (Au), silver (Ag) and cadmium-telluride (CdTe). Many complementary analytical techniques (microscopic and spectroscopic) were used for the investigation of morphology, composition and structure of the synthesized materials. Moreover, spectroscopy techniques such as Raman and X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) were employed for in-situ gas sensing tests, which confirmed the potential of PPy NRs and PPy NPs to be used as gas sensitive materials. In order to developed the gas sensor device, the PPy based materials were integrated into chemo-resistive and Love mode surface acoustic wave (L-SAW) transducing platforms. The gas sensing test of chemo-resistive sensors based on PPy NRs revealed negligible response to nitrogen dioxide and ammonia due to complicate architecture of those sensors. The measuring of response of non-modified and modified PPy NPs chemo-resistive sensors was complex due to their extremely high resistance in G range. However, multi-guiding L-SAW sensors based on bare PPy NPs and modified with Au NPs and Ag NPs, and CdTe quantum dots (QDs) manifested the response to low concentration of all tested target gas molecules including ammonia, acetone, ethanol, ethyleen and toluene at room temperature (RT). Generally, the L-SAW sensors with modified sensing layers established enhanced sensing performances over non-modified sensors. The performance of the L-SAW sensor primarily depends on the operating frequency and the choose of sensitive layer in the active region of the sensor. Thus, among the tested sensing layers for the target gases, modified PPy layer with Ag NPs and/or Au NPs can be selected as the best option for the detection of acetone. The developed PPy based L-SAW sensors are simple and cost effective devices with improved sensing properties such as high sensitivity and low limit of detection (LOD) which make them potential candidates in future systems for air quality control, food quality control or disease diagnosis via exhaled breath.
|
|
|
Optimalizace provozní teploty fotoluminiscenčního senzorového pole při detekci lineárních alkoholů
Pokorný, Matěj ; Dian, Juraj (vedoucí práce) ; Červený, Václav (oponent)
Chemické senzory se používají k detekci přítomnosti chemických látek za využití různých fyzikálních veličin. Porézní křemík připravený elektrochemickým leptáním povrchu krystalického křemíku směsí kyseliny fluorovodíkové a ethanolu při vhodných podmínkách představuje porézní materiál, který obsahuje nanokrystalické formy křemíku. Nanokrystalický křemík vykazuje intenzivní fotoluminiscenční vlastnosti při pokojové teplotě, které silně závisí na přítomnosti chemických látek v jeho okolí. Intenzita fotoluminiscence porézního křemíku je v přítomnosti analytu zpravidla zhášena. Fotoluminiscenční senzorová odezva na stanovované látky závisí zejména na koncentraci dané látky, ale také na provozních podmínkách. Nejkritičtější je provozní teplota, která zásadně ovlivňuje intenzitu fotoluminiscence a rychlost senzorové odezvy při přidání nebo odebrání analytu ze systému. Cílem bakalářské práce byla příprava vzorků porézního křemíku, jejich charakterizace pomocí infračervené (FTIR) a fotoluminiscenční spektroskopie. Tyto vzorky byly testovány jako senzorové prvky fotoluminiscenčního senzorového pole pro detekci par lineárního alkoholu ethanolu. Hlavním cílem bakalářské práce bylo pozorování vlivu změny provozní teploty senzorových prvků na velikost statických a dynamických parametrů senzorové odezvy. Ze...
|
|
|
Optimalizace optické aparatury pro chemiluminiscenční detekci přírodních látek
Laho, Tomáš ; Dian, Juraj (vedoucí práce) ; Hraníček, Jakub (oponent)
Obsahem bakalářské práce byla realizace nové luminiscenční aparatury a studium chemiluminiscence luminolu a vzorků piva vhodného stáří. Chemiluminiscence luminolu byla využita v této práci jednak ke stanovení jeho základních charakteristik (spektrum, intenzita chemiluminiscence a její závislost na složení reakční směsi) pomocí vláknového spektrometru a pro následné ověření funkčnosti sestavené luminiscenční aparatury. Cílem této práce bylo zrealizovat aparaturu vhodnou pro chemiluminiscenční měření přírodních látek s potenciálním využitím v potravinářském průmyslu. Luminol umožnil jednak pozorování intenzivní chemiluminiscence, díky které bylo možné optimalizovat techniku měření pomocí nové aparatury. Po úspěšné optimalizaci byla snaha provést pokus o detekci chemiluminiscenční odezvy u vzorků uměle zestárlého piva a srovnat získané výsledky s výsledky již publikovanými v odborné literatuře. V předložené bakalářské práci byly změřeny charakteristiky chemiluminiscence luminolu pomocí vláknového spektrometru. Na základě těchto výsledků byly optimalizovány parametry nové luminiscenční aparatury (velikost štěrbin, napětí na fotonásobiči) a maximální hodnoty intenzity chemiluminiscence pro správný chod aparatury. Dále byly studovány časové vývoje chemiluminiscence ve vybraných vzorcích piva, jejichž...
|
|
|
Použití (chir)optických analytických metod při charakterizaci neracemických helikálně chirálních aromátů
Vilím, Vojtěch ; Hraníček, Jakub (vedoucí práce) ; Dian, Juraj (oponent)
Tato magisterská práce se věnuje přípravě a charakterizaci tenkých vrstev pro organickou elektroniku z dvousložkového systému skládajícího se z achirální malé vodivé molekuly (TIPS-pentacen) a chirálních helicenů lišících se zejména elektronovou hustotou jejich skeletu ([7]helicen a jeho deriváty). Použití organické elektroniky je inovativní přístup ve výrobě elektronických součástek. Vnesení chirality do achirální organické elektroniky přináší nové vlastnosti, které otevírají možnosti uplatnění například v optické spintronice, optickém kvantovém zpracovávání informací. Klíčová slova: tenká vrstva, heliceny, cirkulární dichroismus, organická elektronika
|
|
|
Optická charakterizace supramolekulárních komplexů vybraných organických fluoroforů s cyklodextriny
Haiklová, Simona ; Dian, Juraj (vedoucí práce) ; Červený, Václav (oponent)
Obsahem této diplomové práce je optická charakterizace a stanovení síly supramolekulární interakce vybraných organických fluoroforů a cyklodextrinů (CD) pomocí konstanty stability s využitím optických metod: UV-Vis absorpce a fluorescence. Pro studium byly zvoleny dvě řady fluoroforů, které se lišily přítomností skupin se dvěma kladnými náboji, a dva typy cyklodextrinů o různé velikosti kavity: -CD a -CD. Fluorofory s nabitými koncovými skupinami lze účinně navázat elektrostatickou interakcí na pevné povrchy o vhodném chemickém složení nebo tenké vrstvy s přebytkem záporného náboje a imobilizovat je tak velmi silnou interakcí na daném nosiči. Takto připravené povrchy nebo vrstvy lze následně využít pro optickou detekci chemických látek. Cílem práce bylo zjistit vliv velikosti dutiny cyklodextrinu, přítomnost nabité kotvy a pH roztoku na supramolekulární interakci studovaných systémů a vyhodnocení aplikačních možností studovaných systémů pro optické chemosenzory. V předložené diplomové práci byla studována změna optické absorpce a intenzity fluorescence čtyř dvojic fluoroforů: PRODAN, RhB, RhB-Si, DANSA a jejich derivátů s nabitou kotvou při supramolekulární interakci s - a -cyklodextriny. Na základě předběžných výsledků optické charakterizace a supramolekulárních titrací byl následně podrobněji...
|
|
|
Optické senzory chemických látek na bázi porézního křemíku pro plynnou fázi
Liška, Jiří ; Dian, Juraj (vedoucí práce) ; Červený, Václav (oponent)
Název práce: Optické senzory chemických látek na bázi porézního křemíku pro plynnou fázi Autor: Bc. Jiří Liška Katedra: Katedra anorganické chemie Vedoucí diplomové práce: doc. RNDr. Juraj Dian, CSc. Abstrakt: Porézní křemík je nanostrukturní materiál, který je vzhledem ke svým optickým vlastnostem, zejména fotoluminiscenci a jejím zhášení v závislosti na chemických látkách v okolí, vhodným materiálem pro senzory chemických látek. Optické senzory na bázi porézního křemíku jsou nejzkoumanější skupinou senzorů a byly s úspěchem využity pro detekci chemických látek a to jak v kapalné, tak v plynné fázi. Povrch porézního křemíku je navíc možné upravovat řadou postupů, čímž jsou upraveny rozpoznávací vlastnosti. V případě kombinace více senzorových prvků různých vlastností je pak možné měřit více odezev ve fotoluminiscenčním senzorovém poli. Cíle této práce jsou: 1. Rozšíření elektrochemické charakterizace výchozích křemíkových substrátů pomocí voltametrických technik při různých světelných podmínkách v průběhu experimentu, přípravy vzorků porézního křemíku z různých typů substrátů krystalického křemíku (p-typ, n-typ), krystalografické orientace a stupně dopování. 2. Funkcionalizace povrchu porézního křemíku novými chemickými sloučeninami fo- tochemickou hydrosilylací s cílem úpravy rozpoznávacích vlastností. 3....
|
|
| |
|
| |
|
| |
|
|
Studium volných klastrů a nanočástic v molekulových paprscích
Profant, Václav ; Dian, Juraj (vedoucí práce) ; Kužel, Petr (oponent)
V předložené práci studujeme vlastnosti malých heteroatomových biologicky významných molekul prostřednictvím několika experimentů, které jsou založené na metodě molekulových paprsků. V prvním experimentu je pomocí rozptylu molekulárních paprsků studována struktura a dynamika velikostně selektovaných nabitých klastrů pyrrolu. Malé neutrální klastry P yn jsou připraveny v Py/He expanzi a větší smíšené P ynArm klastry v expanzi Py/Ar. Výběr neutrálních klastrů různé velikosti se uskutečňuje pomocí rozptylu se sekundárním paprskem He atomů. Na základě měření úhlových a rychlostních rozdělení pro různé hmoty fragmentů byla určena fragmentace pro dimery až tetramery pyrrolu po ionizaci nárazem elektronu o energii 70 eV. V druhém experimentu je studována fotolýza klastrů pyrrolu, imidazolu a pyrrazolu v závislosti na jejich velikosti. Výsledky byly porovnány s fotolýzou izolovaných molekul a pro studované systémy mezi sebou. Klastry byly fotolyzovány laserovým zářením o vlnové délce 243 a 193 nm a byla měřena rozdělení kinetické energie vznikajících vodíkových fotofragmentů. Kromě toho byla měřena i hmotnostní spektra fragmentů po vícefotonové ionizaci na uvedených vlnových délkách. Pozorovali jsme významný vliv klastrového prostředí na fotolytické chování molekul a provedli jeho diskusi.
|
host ::
RSS.