|
| |
|
|
CMOS compatible piezoelectric resonator with FET structure for graphene monolayer properties modulation
Gablech, Imrich ; Frank,, Otakar (oponent) ; Husák,, Miroslav (oponent) ; Pekárek, Jan (vedoucí práce)
This work proposes a new structure allowing characterization of graphene monolayer properties under precisely specified conditions. It combines MEMS piezoelectric resonator with Hall Bar/FET structure. This approach allows changing graphene properties separately or together via two methods. The mechanical way is based on induced strain from the resonator which is graphene monolayer situated on. It brings the opportunity to measure graphene properties induced by the changes of mechanical strain and frequency of forced vibrations without the influence from external electric field. The second way uses FET structure to influence graphene monolayer using an electric field from bottom gate. There is no limit to measure concentration in units of ppb in terms of structure design. This approach of fabrication CMOS-compatible and biocompatible tunable frequency-modulated piezoelectric MEMS resonators with graphene monolayer can be very useful in many fields for molecule level detection.
|
|
|
Spectroscopy of single molecules in STM nanocavity
Doležal, Jiří ; Švec, Martin (vedoucí práce) ; Frank, Otakar (oponent) ; Roslawska, Anna (oponent)
Skenovací tunelovou mikroskopií indukovaná luminiscence (STML) v kombinaci s mikroskopií atomárních sil (AFM) s vysokým rozlišením jsou účinným nástrojem pro studium fotofyziky jednotlivých molekulárních chromoforů na čistých površích s atom- ární strukturou. Mechanismus přeměny energie mezi tunelujícími elektrony a vyzářenými fotony v molekulách s nezhybridizovanými stavy nacházejících se v nanokavitě mezi skeno- vací sondou a kovovým vzorkem však není zcela objasněn, neboť závisí na mnoha parame- trech. Tato práce se věnuje rozvoji nových experimentálních přístupů ke studiu těchto sys- témů. Použitelnost hrotů zakončených CO molekulou pro STML jsme ukázali spek- troskopií a prostorovým mapováním intenzity fotonů vyzařovaných zinkovým ftalocya- ninem na substrátu NaCl/kov s rozlišením lepším než nanometr. Ke studiu dynamiky excitonů a náboje v téže molekule v závislosti na přiloženém napětí jsme vyvinuli a ap- likovali metodiku časově rozlišené fázové fluorometrie. Dále jsme studovali vliv prostředí chromoforu na jeho emisní energii a vazebnou energi excitonu. Také jsme u molekul na povrchu jako první pozorovali a objasnili přítomnost molekulárních librací na základě hřebenovitého tvaru emisní čáry, která je výsledkem elektronických přechodů s různými libračními kvantovými čísly a chirální adsorpční...
|
|
|
In-situ Raman spectroelectrochemistry of graphene and related materials in concentrated aqueous electrolytes
Abbas, Ghulam ; Frank, Otakar (vedoucí práce) ; Kunc, Jan (oponent) ; Voiry, Damien (oponent)
Vzájemná provázanost vlastností materiálu a elektrochemických procesů často probíhajících na jeho všudypřítomných okrajích ztěžuje rozlišení role jednotlivých defektů v procesech přenosu náboje v materiálu. Proto jsme použili in-situ μ-kapkovou Ramanovu spektroelektrochemii (SEC), abychom identifikovali procesy lokalizovaného přenosu náboje přes bazální rovinu a defekty v oblasti o velikosti 10-20 μm2 v čistém a defektním jednovrstvém grafenu. Bylo zjištěno, že dva odlišné procesy přenosu elektronů s nižší a vyšší rychlostí existují vedle sebe ve stejném vzorku, ale jsou omezeny na oblasti bez defektů a na oblasti bohaté na defekty. Kromě toho, za účelem prozkoumání mechanismu elektrochemické interkalace iontů pro dobíjecí baterie, byla provedena in-situ Ramanova SEC v makro elektrochemické cele. Bylo pozorováno, že strukturní vlastnosti, jako je velikost laterální domény (La), stupeň grafitizace (g), vzdálenost mezi defekty (LD) a hustota defektů (nD), mají podstatný vliv na elektrochemickou (de)interkalaci aniontu do přírodního a kish grafitu během nabíjecích/vybíjecích procesů. Bylo také zjištěno, že ultrazvuková úprava přírodního grafitu snižuje La, což zvyšuje reverzibilitu aniontové (de)interkalace v koncentrované vodném roztoku elektrolytu. Reverzibilitu aniontové (de)interkalace do vysoce...
|
|
| |
|
|
IMPOSING BIAXIAL STRAIN ON 2D LAYERED MATERIALS BY LIQUID-INDUCED SWELLING OF SUPPORTING POLYMER
Sampathkumar, Krishna ; Pekárek, J. ; Frank, Otakar
2D layered materials promise to revolutionize the field of electronics, photonics, optoelectronics, energy storage, and sensing, etc. 2D materials have exceptional mechanical properties, with critical elongation >10%. Employing the strain to manipulate the electronic structure of these 2D materials could lead to further improvement of their implementation in many aspects. The ease of manipulation of their electronic structure can be one of the critical factors for their utilization in photonic devices. Apart from the strain, which decreases (increases) the bandgap energy at the rate of similar to 100 meV under 1% of biaxial tension (compression), also the layer number causes bandgap energy change of, e.g., 0.5 eV between bulk (1.3 eV) and monolayer MoS2 (1.8 eV). In our work, we focus on using the swelling behavior of PMMA/SU8 polymer in methanol to impose the strain on 2D layered materials. In the first trials, we have shown that it is possible to reach a strain gradient from 0 to similar to 0.5% of biaxial strain via simple swelling of polymer substrates, both for graphene [1] and transition metal di-chalcogenides (TMDC) like MoS2. Raman spectroscopy was used to probe the lattice strain in the materials through measuring changes of vibrational frequencies, and photoluminescence was used to probe the strain-induced bandgap character and energy in TMDC at room temperature. The surface corrugation of the 2D material after the soaking was recorded with the help of atomic force microscope (AFM).
|
|
| |
|
|
CMOS compatible piezoelectric resonator with FET structure for graphene monolayer properties modulation
Gablech, Imrich ; Frank,, Otakar (oponent) ; Husák,, Miroslav (oponent) ; Pekárek, Jan (vedoucí práce)
This work proposes a new structure allowing characterization of graphene monolayer properties under precisely specified conditions. It combines MEMS piezoelectric resonator with Hall Bar/FET structure. This approach allows changing graphene properties separately or together via two methods. The mechanical way is based on induced strain from the resonator which is graphene monolayer situated on. It brings the opportunity to measure graphene properties induced by the changes of mechanical strain and frequency of forced vibrations without the influence from external electric field. The second way uses FET structure to influence graphene monolayer using an electric field from bottom gate. There is no limit to measure concentration in units of ppb in terms of structure design. This approach of fabrication CMOS-compatible and biocompatible tunable frequency-modulated piezoelectric MEMS resonators with graphene monolayer can be very useful in many fields for molecule level detection.
|
|
|
Application of Raman spectroscopy for study of nitrogen containing compounds for astrobiological purposes
Culka, Adam ; Jehlička, Jan (vedoucí práce) ; Vlčková, Blanka (oponent) ; Frank, Otakar (oponent)
V ABSTRAKT Předkládaná disertační práce se zaměřuje na vyhodnocení využití Ramanovy spektrometrie jako analytické metody pro výzkum vybraných dusík obsahujících látek v experimentech, které jsou důležité z hlediska astrobiologie. Výsledky experimentů poskytují cenné informace o výhodách a omezeních metody při řešení úkolů a problémů, které jsou očekávány v průběhu plánovaných výzkumných misí se zaměřením na astrobiologii, kde je Ramanova spekrometrie považována za jednu z velmi platných výzkumných metod. Ramanova spektrometrie byla testována v různorodých experimentálních úkolech: Při analýzách dusík obsahujících minerálů, díky svým vlastnostem, jako nedestruktivní analýza, malá velikost stopy laseru a možnost výběru zdroje excitačního záření, metoda umožnila získat kvalitní data; spektra některých zkoumaných minerálů byla interpretována a publikována vůbec poprvé. Analýzami uměle připravených vzorků směsí biomarkerů a minerálů byla zkoumána použitelnost metody pro analýzu složitějších směsí: ve směsi třech biomarkerů a dvou minerálů byly všechny složky jednoznačně detekovány. V případě detekce biomarkerů, například aminokyselin, ve směsi podobných sloučenin, s množstvím pásů, přenosný spektrometr byl schopen rozlišit až pět podobných sloučenin. Dále byly prováděny analýzy za účelem zjištění, jaké nejnižší...
|
|
| |
host ::
RSS.