|
|
Optimalizace tisku organických elektronických struktur pro bioelektroniku
Bráblíková, Aneta ; Hrabal, Michal (oponent) ; Salyk, Ota (vedoucí práce)
Předložená práce se zabývá optimalizací tisku elektronických organických struktur pro bioelektroniku. Hlavním cílem této bakalářské práce bylo provedení série pokusů navržených za účelem optimalizace polovodivých struktur PEDOT:PSS (polovodivý polymer) a dále také popis procesu technologie sítotisku, který byl využit při přípravě organických elektrochemických tranzistorů pro biosenzoriku. V teoretické části je vypracovaná rešerše zaměřená na aplikace bioelektroniky, dále jsou v teoretické části popsány tiskové technologie a vodivé inkousty vhodné pro přípravu OECTs (organic electrochemical tranzistors), včetně reologických vlastností polymerních materiálů. Hlavními aspekty pokusů, jejichž vliv byl studován, byly teplota, míchání a příměs DMSO (dimethylsulfoxid) do tiskové pasty, kde sledovanými parametry výsledného materiálu byly základní viskoelastické charakteristiky. V závěru práce byla úspěšně navržena série tranzistorů pro monitorování buněčných kultur.
|
|
|
Elektronické vlastnosti biosenzorů
Netočný, Martin ; Vala, Martin (oponent) ; Salyk, Ota (vedoucí práce)
V úvodní části se pojednává o organických tenkovrstvých tranzistorech a jejich možném využití jako chemických a biologických senzorů. Střední část pojednává o elektrických vlastnostech zařízení OECT v přechodném ději a ustáleném stavu a potenciálním využití OECT zařízení pro sledování buněk. Závěrečná experimentální část se zabývá vlivem teploty, stárnutí, prostředí elektrolytu a geometrie na funkci OECT zařízení.
|
|
|
Studium degradace perovskitových solárních článků
Hrbková, Silvie ; Novák, Vítězslav (oponent) ; Vala, Martin (vedoucí práce)
Práce se zabývala studiem degradace perovskitových fotovoltaických článků při jejich uložení v atmosférách s odlišnou vlhkostí. Byly připraveny fotovoltaické články s inverzní strukturou ITO/ PEDOT:PSS/ CH3NH3PbI3–XClX/ PC70BM/ Ca/ Al. Po dobu 2 měsíců byly měřeny jejich elektrické charakteristiky. U všech vzorků byl sledován podobný trend degradace. Doba, za kterou došlo k poklesu účinnosti konverze PCE na 20 % původní hodnoty v laboratorní atmosféře činilo t80= 46±3 dní, v dusíkové atmosféře t80=23±1 dní a v suché atmosféře t80=25,7±0,6 dní. Prvních 27 dní experimentu probíhala rychlejší degradace spojena s poklesem parametrů ISC, FF i VOC. Poté se hodnota FF ustálila na 0,777±0,009 % a hodnota VOC na 0,70±0,02 % své původní hodnoty (v laboratorní atmosféře). Další pokles účinnosti konverze byl zapříčiněn pouze poklesem ISC a byl pomalejší. Ze získaných výsledků vyplynulo, že enkapsulace tvořila po dobu experimentu dostatečnou ochranu proti vnější vlhkosti. Za původ probíhající degradace byla označena zbytková vlhkost ve struktuře fotovoltaických článků, která se do ní dostala při přípravě s hygroskopickou vrstvou PEDOT:PSS. Dále byla provedena měření absorpčních spekter fotovoltaických článků, která v průběhu jejich degradace nevykázala změnu. Lze tedy vyloučit snížení hodnoty ISC vlivem snížení absorpce dopadajícího záření. Práce se také zabývala degradací perovskitového fotovoltaického článku při ozařování. Vzorky byly po dobu 55,5 hodin vystaveny UV záření. Čas, za který došlo k poklesu PCE o 80 % byl t80 = 6±2 dní. Bylo zjištěno, že UV záření významně urychluje pokles parametru ISC.
|
|
|
Studium elektrických a dielektrických vlastností iontových kapalin
Mitáčková, Martina ; Pospíšil, Jan (oponent) ; Zmeškal, Oldřich (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce je zaměřena na studium elektrických a dielektrických vlastností iontových kapalin. Pro měření těchto vlastností byly použity dva typy OECT substrátů s odlišnou délkou polovodivého kanálu z PEDOTu:PSS. Dielektrické vlastnosti byly měřeny pomocí impedanční spektroskopie, kdy se měřila závislost hodnoty impedance a jejího fázového úhlu na frekvenci napětí. Pomocí V-A charakteristik bylo zjištěno, že k nejlepšímu zavírání polovodivého kanálu dochází při kladném napětí UGD. Pro toto napětí byly porovnány spínací rychlosti různých iontových kapalin.
|
|
|
Studium vlastností tranzistorů s iontovými kapalinami
Mitáčková, Martina ; Pospíšil, Jan (oponent) ; Zmeškal, Oldřich (vedoucí práce)
Tato diplomová práce je zaměřena na studium elektrických a dielektrických vlastností tranzistorů na bázi iontových kapalin. Měření probíhalo na organických elektrochemických tranzistorech s polovodivým kanálem z PEDOTu:PSS, které byly nejprve vyráběny na substrátech ITO, později byly natištěny pomocí 3D tisku. Při měření jejich vlastností byla použita iontová kapalina NO4 (1-butyl-3-methylimidazolium hydrogensíran). Elektrické vlastnosti byly zjišťovány měřením volt-ampérových charakteristik, dielektrické vlastnosti byly změřeny pomocí impedanční spektroskopie.
|
|
|
Organic materials for organic field-effect transistors and electrochemical transistors
Stříteský, Stanislav ; Weis,, Martin (oponent) ; Boušek, Jaroslav (oponent) ; Weiter, Martin (vedoucí práce)
This work is aimed to the study of the properties of organic semiconducting materials with a focus on their conductivity and mobility of charge carriers. The main goal of this thesis is to elucidate the relationship between the chemical structure of organic semiconductors and their properties. The theoretical part of this work is focused on the basics of organic semiconductors, charge transport and a review of the properties of organic semiconducting materials which have led to their application in field-effect and electrochemical transistors. The experimental part presents the overview of the materials used, the methods for their preparation and characterization methods. Within the result part, several methods for thin-film preparation were developed or optimize and subsequently their effect on the performance of organic field-effect transistors were studied. The relevant properties of novel organic semiconducting materials were characterized and discussed with focus on the charge carrier mobility. The biocompatibility of several organic semiconductors were characterized and discussed. Electrical properties, stability and biocompatibility of electroactive polymer inks based on PEDOT:PSS was characterized and discussed with respect to their possible application in bioelectronics. Finally, the organic bioelectronic sensor for detection of the physiological response of cardiomyocytes based on studied materials were constructed.
|
|
|
Novel organic materials for bioelectronic applications
Tumová, Šárka ; Vojtová, Lucy (oponent) ; Humpolíček,, Petr (oponent) ; Weiter, Martin (vedoucí práce)
This thesis is dedicated to material research focused on the field of organic bioelectronics. It aims to characterize and optimize novel materials for the future generation of bioelectronic transistor devices. Such devices are introduced first. Materials that are often used as their active layer and the challenges they bring and which this thesis addresses are mentioned. The attention is focused mainly on PEDOT:PSS, which is one of the most studied and most promising materials for bioelectronics. But despite all its advantageous properties, this material exhibits insufficient biocompatibility. This thesis discusses the possibilities of how to overcome such a drawback and shows approaches that have already been used for this. The specific PEDOT:PSS material modifications are then designed and implemented in the experimental part, aiming to provide a novel material suitable for bioelectronic applications that would represent an improved substitute for PEDOT:PSS, especially with regard to its biocompatibility. First, the modification of the PEDOT:PSS surface with the RGD peptide is shown, targeting the optimization of interactions of material with living cells. The immobilization of the peptide to the polymer surface was achieved using a photochemical approach and the sulfo-SANPAH molecule. The efficiency of such surface modification was studied using several methods, and its effect on the biocompatibility of the material was investigated by an MTT test. The experimental part further deals with the characterization and optimization of PEDOT:DBSA. To enhance its long-term stability, the cross-link using cross-linker DVS and GOPS was studied. The process involving molecule GOPS was investigated in detail, determining the optimal amount of such a dopant to obtain the stable PEDOT:DBSA thin film, its impact on the electrical properties of the resultant material, the effect of temperature on GOPS activity and the mechanism of cross-link. The electrical properties of studied materials were subsequently optimized using sulphuric acid post-treatment. The long-term stability of prepared films in an aqueous environment was examined by a delamination test, their biocompatibility was studied using the MTT test, and their electrical properties were investigated by the four-point probe method. To reveal the potential of proposed thin films for bioelectronic transistor applications, they were used as active layers of model devices and their performance was observed. The last chapter of the experimental part is devoted to the preparation of a conductive PEDOT:PSS hydrogel using DBSA molecule. The aim of this work was to prepare stable, easy-to-handle structures and to design a platform for their reliable electrical characterization. The rheology measurement was used to determine the optimal amount of DBSA leading to the formation of desired structure and to investigate the dependence of the mechanical properties of the hydrogel on its composition. Afterwards, the optimization of the platform for electrical measurement was conducted. The suitability of the interdigitated electrode system was studied together with the optimal electrode material. The platform was modified to prevent extensive evaporation of the dispersion medium from the hydrogel and to achieve system equilibrium. The appropriateness of the proposed platform was tested by long-term measurement of the I-V characteristics of the studied hydrogel.
|
|
|
Studium vlastností tranzistorů s iontovými kapalinami
Mitáčková, Martina ; Pospíšil, Jan (oponent) ; Zmeškal, Oldřich (vedoucí práce)
Tato diplomová práce je zaměřena na studium elektrických a dielektrických vlastností tranzistorů na bázi iontových kapalin. Měření probíhalo na organických elektrochemických tranzistorech s polovodivým kanálem z PEDOTu:PSS, které byly nejprve vyráběny na substrátech ITO, později byly natištěny pomocí 3D tisku. Při měření jejich vlastností byla použita iontová kapalina NO4 (1-butyl-3-methylimidazolium hydrogensíran). Elektrické vlastnosti byly zjišťovány měřením volt-ampérových charakteristik, dielektrické vlastnosti byly změřeny pomocí impedanční spektroskopie.
|
|
|
Studium elektrických vlastností tranzistorů na bázi iontových kapalin
Blahut, Jan ; Pospíšil, Jan (oponent) ; Zmeškal, Oldřich (vedoucí práce)
Bakalářská práce je zaměřena na přípravu organických elektrochemických tranzistorů a následnou charakterizaci elektrických vlastností takovýchto systémů. Pro přípravu byly využity dva typy elektrodových systémů – skleněné substráty s napařeným oxidem india a cínu a substráty z polymléčné kyseliny s příměsí uhlíkových sazí. Pro tvorbu PEDOTového kanálu byly otestovány tři metody. Materiálový tisk, rotační nanášení vrstev a manuální nanášení. Z měření vyplynulo, že napětí přikládané na řídící elektrodu nemá vliv na spínání tranzistoru. Hlavní roli zde hraje velikost a polarita proudu procházejícího zdrojovou a odtokovou elektrodou.
|
|
|
Organic materials for organic field-effect transistors and electrochemical transistors
Stříteský, Stanislav ; Weis,, Martin (oponent) ; Boušek, Jaroslav (oponent) ; Weiter, Martin (vedoucí práce)
This work is aimed to the study of the properties of organic semiconducting materials with a focus on their conductivity and mobility of charge carriers. The main goal of this thesis is to elucidate the relationship between the chemical structure of organic semiconductors and their properties. The theoretical part of this work is focused on the basics of organic semiconductors, charge transport and a review of the properties of organic semiconducting materials which have led to their application in field-effect and electrochemical transistors. The experimental part presents the overview of the materials used, the methods for their preparation and characterization methods. Within the result part, several methods for thin-film preparation were developed or optimize and subsequently their effect on the performance of organic field-effect transistors were studied. The relevant properties of novel organic semiconducting materials were characterized and discussed with focus on the charge carrier mobility. The biocompatibility of several organic semiconductors were characterized and discussed. Electrical properties, stability and biocompatibility of electroactive polymer inks based on PEDOT:PSS was characterized and discussed with respect to their possible application in bioelectronics. Finally, the organic bioelectronic sensor for detection of the physiological response of cardiomyocytes based on studied materials were constructed.
|
host ::
RSS.