|
|
Application of Raman spectroscopy for the identification of organic inclusions in minerals for the field of exobiology
Osterrothová, Kateřina ; Jehlička, Jan (vedoucí práce) ; Němec, Ivan (oponent) ; Vandenabeele, Peter (oponent)
Astrobiologie je multidisciplinární vědní obor, který zaznamenává v současné době prudký rozvoj. Mezi hlavní cíle současného výzkumu patří: vyhledávání obyvatelných zón, a to jak v naší sluneční soustavě, tak mimo ni, hledání důkazů prebiotické chemie a života na Marsu a jiných tělesech v naší sluneční soustavě, laboratorní i terénní výzkum mapující vznik a raný vývoj života na Zemi a studium možností živých organismů přizpůsobit se jak terestrickým nepříznivým podmínkám, tak i podmínkám ve vesmíru. Pozornost vesmírných agentur, NASA a ESA, se nyní obrací na chystané výzkumné mise (zejména na Mars Science Laboratory, která odstartuje na podzim 2011; ExoMars, který je v plánu v roce 2018; a následné mise "Mars Sample Return" po roce 2020). Ramanův spektrometr je momentálně zmenšován pro využití na palubě mise ExoMars. Od Ramanova spektrometru se očekává, že identifikuje případné organické sloučeniny a biominerály a podá informace o základní mineralogii, zejména o minerálech, které vznikají v přítomnosti vody. Tato disertační práce shrnuje výsledky laboratorního výzkumu zaměřeného na využitelnost Ramanovy spektrometrie pro identifikaci biomarkerů (pigmentů, karboxylových kyselin a aminokyselin) ve směsích s minerálními...
|
|
|
Raman spectrometry of pigments of cyanobacteria, algae and lichens in the astrobiology context
Kovács, Michal ; Jehlička, Jan (vedoucí práce) ; Osterrothová, Kateřina (oponent)
Tato práce se zabývá možností identifikace biomarkerů vybraných druhů extremofilních organismů pomocí Ramanovy spektroskopie. Zaměřuje se hlavně na vybrané sinice, řasy a lišejníky s důrazem na možnost detekce karotenoidů. Tento pigment se v Ramanovských spektrech projevuje třemi charakteristickými pásy, které reprezentují valenční vibrace C=C a C-C a deformační vibrace C-CH3 v molekulách karotenoidů. Ramanova spektra byla měřena nejen pomocí laboratorních mikrospektrometrů (λ - 514 nm a 532 nm) ale též přenosnými a příručními spektrometry (λ - 532 nm, 785 nm a 700 - 1100 nm). V případě sinic byly spektroskopické analýzy doplněny analýzami frakcí získaných pomocí vysoce účinné kapalinové chromatografie (HPLC). Tato práce kriticky hodnotí možnosti Ramanovy spektrometrie pro identifikaci karotenoidů sinic, řas a lišejníků. Vedle signálů karotenoidů je v několika případech uvedena interpretace dalších Ramanovských pásů získaných spekter, které odpovídají přítomnosti dalších biomarkerů. Získaná Ramanova spektra karotenoidů je nutno interpretovat s velkou obezřetností s ohledem na vliv několika faktorů, potenciálně způsobujících nesystematické posuny poloh Ramanových pásů (vazba karotenoidů v biologické tkáni, interakce s makromolekulami i experimentální faktory včetně spektrálního rozlišení použitých...
|
|
|
Ramanova spektrometrie karotenoidů vybraných mikroorganismů
Novotná, Julie ; Jehlička, Jan (vedoucí práce) ; Machovič, Vladimír (oponent)
Tato práce se zabývá možnostmi identifikace karotenoidů mikrobiálních kolonií pomocí Ramanovy spektroskopie. Cyanobacteria, Proteobacteria, Chlorophyta, Rhodophyta a další jsou kmeny, kterým náleží analyzované skupiny mikroorganizmů. Kultivací organizmů v laboratorních podmínkách byla získána biomasa, která se často vyznačovala pestrými barvami. Ramanova spektra byla úspěšně získána měřením lyofilizované biomasy pomocí Ramanova disperzního mikrospektrometru s excitační vlnovou délkou 514,5 nm nebo pomocí FT Ramanova spektrometru (excitace 1064 nm). Získaná data jsou porovnána se spektry pigmentových extraktů. Spektra karotenoidů jsou typická diagnostickými pásy υ1, υ2 a υ3, které jsou projevem C=C a C-C valenčních vibrací a C-CH3 deformačních vibrací. Ramanova spektrometrie je doplněna kapalinovou chromatografií (HPLC/UV-VIS) extraktů, která umožnuje účinnou separaci jednotlivých pigmentů ze směsí a jejich následnou identifikaci pomocí UV-VIS analyzátoru. Na základě porovnání výsledků z obou metod je zhodnocena úspěšnost Ramanovo analýzy a její možnosti v detekci mikrobiálních karotenoidů. Vedle typických spekter získaných ze vzorků obsahujících β - karoten je zde prezentováno spektrum i méně častých pigmentů, jako je například sarcinaxantin. Ramanova spektra kolonií mikroorganizmů akumulujících několik...
|
|
|
Využití přenosných Ramanovských spektrometrů pro detekci sulfátů: potenciální aplikace v exobiologii
Košek, Filip ; Jehlička, Jan (vedoucí práce) ; Němec, Ivan (oponent)
V dnešní době se detekce minerálních fází v podmínkách in situ stává prvořadým, leč někdy komplikovaným úkolem v mnoha geovědních oborech. Ramanova spektroskopie slouží jako výkonný nástroj pro identifikaci různých minerálů i organických sloučenin. Přednosti metody a relativní jednoduchost vedlo k jejímu možnému budoucímu využití v rámci vesmírných misí cílících na planetu Mars. Na jeho povrchu bylo zjištěno množství minerálů obsahujících vodu, včetně sulfátů. Spolu s rozvojem malých přenosných spektrometrů s různým excitačním zdrojem je zapotřebí testovat, jak Ramanova spektroskopie zvládá identifikovat sulfátové fáze v jejich přirozených podmínkách. V prvé části této práce je zkoušen v laboratorních podmínkách přenosný spektrometr vybavený laserem s excitací 532 nm na vzorcích zastupující sulfáty různého chemického složení a různým obsahem vody. V druhé části se využili přenosné spektrometry vybavené lasery s excitací 532 a 785 nm pro charakterizaci sulfátových fází na místech jejich přirozeného výskytu nalézajících se v České republice. Kvalita Ramanových spekter obou spektrometrů měřená v terénních podmínkách byla spíše průměrná, avšak postačila k rozlišení přítomných sulfátů. Jednoduché sulfáty (sádrovec, rozenit) lze identifikovat snadno. U sulfátů tvořící izomorfní směsi (jarosit, copiapit)...
|
|
|
Použitelnost Ramanových spektrometrů (excitace 785 nm) pro detekci tmavých minerálů
Šimon, Jan ; Jehlička, Jan (vedoucí práce) ; Machovič, Vladimír (oponent)
Ramanova spektrometrie je široce používaná metoda v geovědních oborech. Pomocí přenosného Ramanova spektrometru lze identifikovat rozličné materiály, Ramanův spektrometr se bude podílet na průzkumu Marsovského povrchu. Jeho využití je hojně aplikováno v mineralogii. Tato práce naráží na fakt, že u některých minerálů může být jejich měřitelnost kvůli její barvě a fyzikálním vlastnostem poněkud obtížná. Byl měřen soubor tmavých, zelených a některých světlých minerálů z různých skupin mineralogického systému, u kterých byla posouzena použitelnost detektorů o zvolené excitaci, především 785 nm u terénních přístrojů. Při terénních měření byl použit přístroj Ahura First Defendet, s excitací 785 nm a při laboratorních měření přístroj InVia Renishaw s excitací 785 nm a 514 nm. Jednalo se o soubor těchto minerálů: Prehnit, Síra, Tyrkenit (howlit), Pyroxen (diopsid), Libethenit, Turmalín (verdelit), Dioptas, Klinoklas, Langit, Jadeit, Pseudomalachit (ehlit), Aktinolit, Epidot, Augit. Výsledky jsou složeny z měření terénním přístrojem Ahura, s excitací 785 nm a laboratorním přístrojem InVia Renishaw, s excitacemi 785 nm a 514 nm. Naměřené hodnoty jsou uspořádány do tabulek, kde jsou měření mezi sebou porovnány, včetně referenční literatury a graficky demonstrovány v podobě spekter. Jednotlivé minerály jsou...
|
|
|
Detekce dusíkatých biomarkerů přenosným Ramanovským spektrometrem - použití v oblasti exobiologie
Schneedörfler, Rudolf ; Jehlička, Jan (vedoucí práce) ; Machovič, Vladimír (oponent)
Tato diplomová práce se zabývá testováním přenosného Ramanovského spektrometru pro detekci složek modelových směsí pěti různých biomolekul v sádrovcové matrici. Zřetel byl kladen především na možnosti detekce aminokyselin glycinu, L-prolinu, L-alaninu a nukleové báze thyminu ve vzorcích obsahujících UV protektivní pigment -karoten. Práce má význam pro využití v oblasti exobiologie. Kromě přenosného spektrometru Inspector Raman byl pro srovnání použit i laboratorní přístroj inVia Reflex. U obou strojů byl použit excitační laser o vlnové délce 785 nm. Bylo zjištěno, že v sádrovcové matrici je možné detekovat aminokyseliny ve směsích s -karotenem při nejnižší koncentraci aminokyselin 100 g/kg a nejvyšší koncentraci -karotenu 1 g/kg. Thymin bylo možno identifikovat jako jedinou z dusíkatých látek ve směsích i v koncentraci 100 g/kg, i při vyšší koncentraci -karotenu 10 g/kg. Ve směsích -karotenu v koncentraci 1 g/kg a pouze jedné ze zkoumaných dusíkatých látek vždy v koncentraci 100 g/kg v sádrovcové matrici, bylo pomocí přenosného i laboratorního Ramanova spektrometru možné prokázat přítomnost všech složek směsi. Ve směsích obsahujících dvě dusíkaté látky spolu s -karotenem v koncentraci 1 g/kg v sádrovcové matrici bylo možné ve spektrech rozpoznat obě dusíkaté látky. Při měření vzorků tří dusíkatých látek...
|
|
|
Použitelnost Ramanových spektrometrů (excitace 785 nm) pro deteckci tmavých minerálů
Šimon, Jan ; Jehlička, Jan (vedoucí práce) ; Machovič, Vladimír (oponent)
Univerzita Karlova v Praze, Přírodovědecká fakulta, Ústav geochemie, mineralogie a nerostných zdrojů Použitelnost Ramanových spektrometrů (excitace 785 nm) pro detekci tmavých minerálů Applicability of Raman spectrometer (excitation 785 nm) for the detection of dark minerals Diplomová práce Jan Šimon Vedoucí diplomové práce: prof. RNDr Jan Jehlička Dr. Praha 2013 Prohlášení Čestně prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma Použitelnost Ramanových spektrometrů (excitace 785 nm) pro detekci tmavých minerálů zpracoval samostatně, s použitím uvedené literatury. V Praze, dne 5. 5. 2013 ………………………………………… Jan Šimon Poděkování Chtěl bych poděkovat panu prof. RNDr. Janu Jehličkovi Dr. za vedení práce a poskytnutí nezbytných materiálů a panu mgr. Petru Vítkovi PhD. za konzultace při zpracování spekter. Abstrakt Ramanova spektrometrie je široce používaná metoda v geovědních oborech. Pomocí přenosného Ramanova spektrometru lze identifikovat rozličné materiály, Ramanův spektrometr se bude podílet na průzkumu Marsovského povrchu. Jeho využití je hojně aplikováno v mineralogii. Tato práce naráží na fakt, že u některých minerálů může být jejich měřitelnost kvůli její barvě a fyzikálním vlastnostem poněkud obtížná. Byl měřen soubor tmavých, zelených a některých světlých minerálů z různých skupin mineralogického systému, u...
|
|
|
Extremophiles and their environments - possibilities of using Raman spectroscopy for key biomarkers detection
Kovács, Michal ; Jehlička, Jan (vedoucí práce) ; Osterrothová, Kateřina (oponent)
Na Zemi se vyskytuje obrovská různorodost prostředí pro život. Většinu z nich, z hlediska člověka, ovlivňují faktory s extrémními hodnotami. Díky velké druhové diverzitě, a to hlavně ve světě mikroorganizmů, se vytvořily adaptace, které tyto podmínky pomáhají zvládat. Organizmy, žijící v těchto podmínkách, nazýváme extrémofily. Každý z nich zanechává určité stopy po své existenci, ať už současné nebo minulé. Vhodnou metodou se tyto stopy, které nazýváme biomarkery, dají identifikovat. Tato bakalářská práce přináší stručný přehled základních extrémofilů a prostředí, ve kterých se vyskytují. Dále stručně popisuje využití Ramanovy spektroskopie v identifikaci významných biomarkerů, například i pro potřeby exobiologie.
|
|
|
Využití Ramanovy spektrometrie v oblasti umění
Minaříková, Laura ; Jehlička, Jan (vedoucí práce) ; Osterrothová, Kateřina (oponent)
Bakalářská práce se zabývá využitím Ramanovy spektrometrie v oblasti umění, konkrétně v oblasti identifikace drahých kamenů a polodrahokamů na různých uměleckých předmětech. Popisuje základy této metody, možnosti a praktické využití na základě vybraných vědeckých publikací. Z dosavadních výsledků výzkumů za posledních několik let vyplývá, že je tato spektroskopická analytická metoda na vzestupu. Je to díky mnoha výhodám, které tato metoda odborníkům v oboru nabízí. Mezi hlavní výhody Ramanovy spektrometrie patří rychlost a cenová dostupnost analýzy, minimální nebo žádná příprava vzorku a co je nejdůležitější - nedestruktivnost vůči vzorku a možnost vzorek zkoumat přímo na místě, bez nutnosti jeho mnohdy velmi obtížného převozu do laboratoře. Klíčová slova Ramanova spektrometrie, umění, charakterizace artefaktů
|
|
|
Antrakologický výzkum českých černozemí
Danková, Lenka ; Zádorová, Tereza (oponent) ; Šefrna, Luděk (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá vývojem černozemí v České republice (ve střední Evropě). Snaží se objasnit problém středoevropského bezlesí, roli člověka a požárů při vývoji těchto půd a souvislost mezi zabarvením černozemí a výskytem černého uhlíku. Dále popisuje pedoantrakologii jako metodu vhodnou pro budoucí studium středoevropského bezlesí a vlivu člověka. Dále byla provedena vlastní analýza dvou černozemních půd pomocí Ramanovy spektrometrie. Bylo zjištěno, že se černozemě vyvíjely zřejmě pod lesostepní vegetací se zbytky pozdně glaciálních stepí. Novými faktory, ovlivňujícími vývoj středoevropských černozemí, mohou být činnost člověka a požáry. Byla odhalena i souvislost mezi obsahem BC a barvou půd. Ramanovou spektrometrií pak byla u analyzovaných půd zjištěna přítomnost BC.
|
host ::
RSS.