|
|
Behaviour of Objects in Structured Light Fields and Low Pressures
Flajšmanová, Jana ; Čižmár, Tomáš (oponent) ; Marago, Onofrio (oponent) ; Zemánek, Pavel (vedoucí práce)
A deeper understanding of behaviour of optically trapped particles reveals underlying physical phenomena arising from the light-matter interaction. We present an explanation of the enhancement of the pulling force acting on optically bound particles in the structured optical field, so--called tractor beam. It is demonstrated that the motion of two optically bound objects in a tractor beam strongly depends on their mutual distance and spatial orientation, which adds an extra flexibility to our ability to control matter with light.\newline Subsequently, the thesis is focused on the optical levitation of a particle in a vacuum. We propose a novel methodology for a characterization of properties of a weakly nonlinear Duffing oscillator represented by an optically levitated nanoparticle. The method is based on averaging recorded trajectories with defined initial positions in the phase space of nanoparticle position and momentum and provides us with the oscillator parameters directly from the recorded motion. Our innovative approach is compared with the commonly used power--spectral--density fitting, and exploiting numerical simulations, we show its applicability even at lower pressures where the nonlinearity starts to play a~significant role.
|
|
|
Využití optických a mikrofluidních technik k analýze a separaci mikrobiálních buněk
Večeríková, Paula ; Bernatová,, Silvie (oponent) ; Samek,, Ota (vedoucí práce)
Predkladaná diplomová práca sa zaoberá predovšetkým Ramanovou spektroskopiou a jej prepojeniami s mikrofluidnými technikami spolu s potenciálne biotechnologicky zaujímavými produktmi bakteriálnych kmeňov Janthinobacterium lividum a Azotobacter vinelandii. Metódy použité v tejto práci boli zvolené pre ich nedeštruktívnu povahu, ktorá umožňuje rýchlu analýzu buniek a ich porovnanie s plynovou chromatografiou. Po analýze je možné bunky ďalej kultivovať, prípadne pripraviť generáciu s nadmernou produkciou vybraného metabolitu. Janthinobacterium lividum je bakteriálny kmeň produkujúci pigment - violaceín, ktorý má značný biotechnologický potenciál ako liečivo, antioxidant, fluorescenčná sonda či farbivo. Schopnosť rozlíšiť bunky produkujúce a neprodukujúce violaceín môže mať preto široké uplatnenie v diagnostike a identifikácii. V experimentálnej časti boli zmerané spektrá troch kmeňov, na základe ktorých bol vybraný zástupca Janthinobacterium lividum CCM 160, ktorý bol analyzovaný využitím Ramanovskej pinzety spolu s Cupriavidus necator H16. Vyhodnotením pomocou analýzy hlavných komponentov bola zistená rozlíšiteľnosť pigmentovaných kultúr od nepigmentovaných a bol vybraný potenciálny triediaci marker 1 140 cm-1 (príslušný pre violaceín) pre ďalšie merania. Biotechnologický potenciál kmeňa Azotobacter vinelandii spočíva v schopnosti fixovať dusík z atmosféry, produkovať alginát a polyhydroxybutyrát. Experimentálna časť práce sa zameriava na identifikáciu Ramanových spektier piatich kmeňov a alginátov extrahovaných z nich. Polyhydroxybutyrát (PHB) je biologicky odbúrateľný polymér nahrádzajúci petrochemické plasty. Pre výrobu PHB je Azotobacter vinelandii adeptom pre komerčnú výrobu, ktorý ako jeden z mála vyrába PHB priamo zo vzdušného dusíka, čo môže viesť k zníženiu výrobnej ceny a tým aj vyššiemu zastúpenia rozložiteľných plastov na trhu. Najvyššia odpoveď pre PHB v Ramanových spektrách bola nameraná u Azotobacter vinelandii DSM 720 a naopak najnižšia u Azotobacter vinelandii DSM 85. Kvantitatívne informácie pre porovnanie boli získané z plynovej chromatografie, ktoré potvrdili merania z Ramanovej spektroskopie. Vyhodnotením nameraných Ramanových spektier čistých alginátov je možné predpokladať, že sa jedná o heteropolymérne frakcie, keďže v spektrách bol detegovaný prejav rôznych monomérov. V závislosti od zloženia podjednotiek sa menia vlastnosti alginátu, preto je potrebné poznať zloženie pre jeho úpravu pre ďalšie využitie v medicíne alebo potravinárstve. Z piatich kmeňov Azotobacter vinelandii boli vybraní producenti s najvyšším a najnižším obsahom PHB, ktorí boli následne analyzovaní pomocou Ramanovej pinzety. Vyhodnotením pomocou analýzy hlavných komponentov bola zistená rozlíšiteľnosť týchto kmeňov a možnosť ich následného oddelenia využitím triediaceho parametra (1 060 cm-1).
|
|
|
SMV-2022-44: Zhotovení optické pinzety pro mikroreologii
Šerý, Mojmír
Zhotovení optické pinzety pro mikroreologii. Výsledkem výzkumu je laserový mikroskopový adaptér, který umožňuje zavedení svazku laserového záření optickým vláknem do optické soustavy mikroskopu. Mikroobjekt je zachycen ve fokusovaném laserovém svazku v blízkosti jeho ohniska. Zachycený mikroobjekt zůstává fixován v zorném poli mikroskopu a může být přemístěn vzhledem k okolí pomocí pohybu stolku mikroskopu. Objektiv mikroskopu je použit pro zobrazení zorného pole mikroobjektů a také fokusuje laserový svazek.
|
|
|
SMV-2022-45: Konstrukce modulu Ramanovské optické pinzety
Šerý, Mojmír
Konstrukce modulu Ramanovské optické pinzety. Výsledkem výzkumu je laserový mikroskopový adaptér, který umožňuje zavedení svazku laserového záření optickým vláknem do optické soustavy mikroskopu. Mikroobjekt je zachycen ve fokusovaném laserovém svazku v blízkosti jeho ohniska. Zachycený mikroobjekt zůstává fixován v zorném poli mikroskopu a může být přemístěn vzhledem k okolí pomocí pohybu stolku mikroskopu. Objektiv mikroskopu je použit pro zobrazení zorného pole mikroobjektů a také fokusuje laserový svazek.
|
|
|
Stabilization of macroscopic particle in optical trap
Mlynář, Vojtěch ; Matěj, Zdeněk (oponent) ; Brablc, Martin (vedoucí práce)
This thesis deals with the implementation and evaluation of the feedback stabilization algorithms for a particle in an optical trap. The algorithms are implemented in a field-programmable gate array Red Pitaya STEMlab 125-14 leveraging HDL code autogeneration from Simulink models. Theoretical background is laid out to highlight the connection of underlying physics to the Kalman filter theory, together with the details of FPGA implementation and parameter estimation. The implemented algorithms were successfully tested in a real experimental setup, and the results are presented in the last chapter.
|
|
|
Ramanova spektroskopie prokaryotních buněk
Večeríková, Paula ; Bernatová,, Silvie (oponent) ; Samek, Ota (vedoucí práce)
Predkladaná bakalárska práca sa zaoberá Ramanovou spektroskopiou bakteriálnych buniek. Táto metóda sa ukazuje ako veľmi vhodná na sledovanie kultivačných podmienok týchto bakteriálnych kmeňov, pretože je vo svojej podstate nedeštruktívna a rýchla v porovnaní s plynovou chromatografiou. Vďaka nedeštruktívnemu charakteru je možné zmerané bunky ďalej kultivovať. Túto analytickú metódu je ďalej možné využiť k triedeniu a výberu jedincov so zvýšenou schopnosťou tvorby PHB. Týmto výberom by bolo potom možné vybrať generáciu tzv. superproducentov PHB. Polyhydroxybutyrát (PHB) patrí do skupiny polyhdroxyalkanoátov (PHA), ktoré slúžia ako náhrada plastov z petrochemického priemyslu, ktorých spotreba narastá obzvlášť v dobe pandémie. Súčasne biodegradabilné náhrady sú na báze škrobu, čím však dochádza ku odčerpávaniu nutričného materiálu pre ľudí a zvieratá. Táto bakalárska práca môže slúžiť ako podklad ku zníženiu ceny výroby PHB, keďže výsledky môžu byť použité pri kultivácií buniek ako senzor obsahu PHB v reakcií na kmeň baktérií. V experimentálnej časti práce boli premerané Ramanové spektrá vybraných baktérií, kde výsledok ukázal najväčšiu odozvu pre PHB u Chelatococcus shambunathi a najnižšiu u termofilný izolát BZ (Paenibacillus sp.). Kvantitatívna informácia o obsahu PHA v baktériách bola zistená plynovou chromatografiou, kde najvyšší obsah mala baktéria – Chelatococcus shambunathi a naopak najnižší Termobacillus composti. Predmetom druhej časti bolo oddelenie zmesi dvoch bakteriálnych kultúr produkujúcich a neprodukujúcich PHA. Výsledkom bol jednoznačný dôkaz, že zmes je oddeliteľná na základe intenzity vybraného triediaceho parametra.
|
|
|
Behaviour of Objects in Structured Light Fields and Low Pressures
Flajšmanová, Jana ; Čižmár, Tomáš (oponent) ; Marago, Onofrio (oponent) ; Zemánek, Pavel (vedoucí práce)
A deeper understanding of behaviour of optically trapped particles reveals underlying physical phenomena arising from the light-matter interaction. We present an explanation of the enhancement of the pulling force acting on optically bound particles in the structured optical field, so--called tractor beam. It is demonstrated that the motion of two optically bound objects in a tractor beam strongly depends on their mutual distance and spatial orientation, which adds an extra flexibility to our ability to control matter with light.\newline Subsequently, the thesis is focused on the optical levitation of a particle in a vacuum. We propose a novel methodology for a characterization of properties of a weakly nonlinear Duffing oscillator represented by an optically levitated nanoparticle. The method is based on averaging recorded trajectories with defined initial positions in the phase space of nanoparticle position and momentum and provides us with the oscillator parameters directly from the recorded motion. Our innovative approach is compared with the commonly used power--spectral--density fitting, and exploiting numerical simulations, we show its applicability even at lower pressures where the nonlinearity starts to play a~significant role.
|
|
|
Analýza přechodového děje při pohybu opticky zachycené částice v pod-tlumeném režimu
Sűsserová, Martina ; Damková, Jana (oponent) ; Harabiš, Vratislav (vedoucí práce)
Bakalářská práce se zabývá analýzou pohybu opticky zachycené nanočástice za nízkých tlaků a seznamuje s metodami běžně užívanými při těchto podmínkách. Praktická část této práce byla provedena v prostředí Matlab, kde nejdříve byly z původních dat vyfiltrovány nežádoucí rušení signálu a analyzován jejich vliv na podobu fázových portrétů získaných přechodových dějů. Dále jsou ze záznamů průměrných trajektorií získány parametry tlumeného oscilátoru a pomocí histogramů demonstrovány distribuce pozičních dat během přechodového děje a po jeho vymizení (stacionární stav).
|
|
|
Analýza přechodového děje při pohybu opticky zachycené částice v pod-tlumeném režimu
Sűsserová, Martina ; Damková, Jana (oponent) ; Harabiš, Vratislav (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá analýzou přechodového děje, který vzniká při vstupu nanočástice na paprsku laseru. Poté dochází k ukotvení částice kolem místa ohniska tohoto paprsku. Hlavními cíli práce bylo vyobrazení závislostí pozic trajektorie v závislosti na jejích okamžitých hodnotách a získání parametrů tlumeného harmonického oscilátoru, jehož charakter je pro vstup částice do paprsku charakteristický. Dalšími cíli práce byla aplikace frekvenčních filtrů na signálová data a pozorování jejich vlivu na fázové diagramy a také samotné vyobrazení chování částice v okolí ohniska ve stacionárním stavu.
|
|
|
Měření extinkčních spekter opticky zachycených plazmonických nanočástic
Flajšmanová, Jana ; Jonáš,, Alexander (oponent) ; Brzobohatý, Oto (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá zobrazováním v temném poli a optickou spektroskopií opticky zachycených plazmonických nanočástic. Optické chytání a charakterizace jednotlivých částic nebo jejich určitého množství jsou názorně vysvětleny. Počet opticky chycených částic může být odhadnut z intenzity rozptylu objektu v temném poli. Experimenty prokazují u chycených kovových nanočástic jejich vzájemnou interakci, na rozdíl od částic dielektrických. Rozptylová spektra plazmonických nanočástic jsou srovnána s teoretickými modely založenými na Mieho teorii a Diskrétní dipólové aproximaci.
|
host ::
RSS.