|
|
Aplikace Kelvinovy silové mikroskopie na dvourozměrných strukturách
Švarc, Vojtěch ; Kunc,, Jan (oponent) ; Kolařík, Vladimír (oponent) ; Bartošík, Miroslav (vedoucí práce)
Přítomnost molekul vody silně ovlivňuje funkci biosenzorů v roztocích a senzorů plynů v běžné atmosféře obsahující vzdušnou vlhkost. Molekuly vody urychlují pohyb náboje na povrchu izolujících částí, způsobují hysterezi senzorů a ovlivňují stabilitu, odporovou odezvu a citlivost senzorů. Proto je důležité porozumět chování pohybu náboje ovlivněného vodou na povrchu senzorů. Pro lepší pochopení chování senzorů a jejich blízkého okolí při kontrolované vlhkosti využívá tato práce měření transportních vlastností a souběžné měření makroskopické odporové odezvy s mapováním lokálního povrchového potenciálu pomocí Kelvinovy silové mikroskopie (KPFM). Jako zvolený model byly vyrobeny a optimalizovány 2D grafenové struktury ve tvaru Hall baru v architektuře polem řízeného tranzistoru (FET). Výsledky ukazují, že šíření náboje z hlavního grafenového kanálu do jeho izolujícího okolí exponenciálně roste s relativní vlhkostí. Množství tohoto unikajícího náboje je možné dále ladit napětím na hradle FET senzoru. Další poznatky ukazují, že náboj difundující do přilehlých SiO2 částí ovlivňuje vodivost hlavního kanálu grafenu pouze minimálně. Souběžné měření rezistivity a KPFM na senzorech na bázi grafenu prohlubuje znalosti o vlivu vody na aktivní části senzoru a na difúzi náboje na pasivních izolujících částech. Tyto poznatky by mohly by být přínosné při budoucím návrhu tvarů struktur aktivních částí senzoru a povrchových uprav izolujících částí.
|
|
|
Příprava optických tenkých vrstev metodou depozice z chemických par
Koryčánek, Adam ; Kvapil, Michal (oponent) ; Kolíbal, Miroslav (vedoucí práce)
Tato práce se zaměřuje na porovnání metod fyzikální depozice tenkých antireflexních vrstev s metodami depozice s chemických par (CVD), pro aplikace v oblasti optiky. Nejprve jsou zahrnuty základní pojmy a principy související s antireflexními vrstvami, jejich depozicí a charakterizací. Dále v experimentální části jsou použity techniky elipsometrie, rastrovací sondové mikroskopie (AFM) a rentgenové fotoelektronové spektroskopie (XPS) k charakterizaci vlastností a porovnání vrstev.
|
|
|
Adaptive scanning based on lower resolution images
Dymáček, Michal ; Klapetek, Petr (oponent) ; Pavera, Michal (vedoucí práce)
The presented diploma thesis is devoted to the development of an adaptive scanning approach based on lower resolution images with the aim of overall scan duration reduction to open up new applications of SPM techniques, namely the Atomic force microscopy (AFM), in fields such as life sciences and the semiconductor industry. In the proposed approach, a low resolution image is initially acquired, which is then artificially upscaled by means of interpolation, and processed to create a speed map for a second round of scanning conducted with line-based speed control. This method allows lines containing elevated features to be scanned slowly for necessary precision and lines consisting of the substrate surface to be scanned quickly to reduce the overall scan duration. Based on a theoretical and experimental analysis of individual steps, an adaptive scanning approach is designed utilizing the scripting module of the SPM microscope LiteScope based on Python. With its application, a scan duration reduction of 30 % was achieved for the TGQ1 calibration grid.
|
|
|
Využití mikroskopie atomárních sil ke studiu vybraného bakteriálního kmene
Nováková, Simona ; Slaninová, Eva (oponent) ; Smilek, Jiří (vedoucí práce)
Předmětem bakalářské práce bylo studium vybraných bakteriálních kmenů prostřednictvím mikroskopie atomárních sil. Zkoumány byly termofilní purpurové bakterie – Rhodobaca Barguzinensis, Rhodoblastus acidophilus. Hlavním cílem bylo optimalizovat vybranou mikroskopickou metodu pro zobrazení ve vodném prostředí s nejvhodnějším výběrem fixace vzorku. Pro studium bakteriálních kmenů bylo nutné zachovat viabilitu buněčných mikroorganismů a dodržet optimální podmínky pro zachování nativního stavu při procesu měření. Dále byly vyhodnoceny mechanické vlastnosti – Youngův modul a adheze. Morfologie jednotlivých vzorků byla srovnávána u vzorků stejného druhu v odlišném pH kapalného prostředí a v prostředích s různou koncentrací rozpuštěné soli NaCl. Cíleno bylo i na schopnost produkce PHA granulí u purpurových bakterií, ovšem kvůli absenci PHA-syntázy první třídy nebylo PHA detekováno. Byly porovnány vlivy různých parametrů kultivace jako odlišná doba kultivace či rozdílné pH prostředí. Snímkování bakterií probíhalo pomocí hrotu SNL-10, který je vhodný pro bakteriální vzorky v kapalném prostředí a samotné měření probíhalo v módu QITM. K imobilizaci byl použit skleněný substrát pokrytý vrstvou Poly-L-lysinu. Na závěr byly vyhodnoceny mechanické vlastnosti prostřednictvím Youngova modulu a adheze u vzorků s různě proměnlivými faktory prostředí.
|
|
|
Dynamic in-situ experiments utilizing probe microscopy
Patočka, Marek ; Frank, Otakar (oponent) ; Kolíbal, Miroslav (vedoucí práce)
In this thesis, several case-studies of dynamic in-situ scanning probe microscopy experiments are presented. First, the electrodeposition of lithium in a solid state battery without a positive electrode is investigated. This experiment is followed by a similar measurement in which MXene particles are employed as a positive electrode material. The second part of the thesis deals with the graphene-on-liquid-metal system. An investigation into the presence of a meniscus surrounding the graphene flakes is presented.
|
|
|
Charakterizace povrchových a mechanických vlastností mikrobiálních buněk
Khýrová, Markéta ; Lukeš,, Jaroslav (oponent) ; Plichta, Tomáš (vedoucí práce)
Předmětem této diplomové práce je charakterizace bakteriálních kmenů schopných produkce polyhydroxyalkanoátů (PHA) z hlediska morfologie a mechanických vlastností. Za tímto účelem byl použit mikroskop atomárních sil (AFM) spolu s nanoindentačním přístrojem, kde byly provedeny mikrokompresní testy na zvolených mikroorganismech. Modelové bakteriální kmeny, Cupriavidus necator a Rhodospirillum rubrum, byly testovány ve formě produkující PHA i v jejich mutantní variantě PHA neprodukující, za účelem studia vlivu množství PHA na morfologii i mechanické vlastnosti bakterií. Experimentální část této práce zahrnuje nejprve optimalizaci přípravy vzorků nativních bakterií pro obě techniky, kdy byly upravovány skleněné substráty pomocí plazmatu a buňky následně fixovány pomocí Poly-L-lysinu. Pro mikrokompresní testy byla navíc optimalizována i příprava vzorků včetně fluorescenčního barvení s cílem snadné detekce a určení rozměrů buněk. V neposlední řadě byly hodnoceny vlivy různých parametrů měření a výpočetních modelů na data získaná z AFM. Výsledky odhalily vliv PHA na morfologii bakteriálních buněk a ukázaly, že producenti PHA vykazují průměrně vyšší Youngův modul oproti jejich příslušné mutantní variantě. Experimentálně též bylo prokázáno, že mikrokompresní testy poskytují významně vyšší hodnoty Youngova modulu než tato veličina stanovená pomocí AFM.
|
|
|
Cílená modifikace hrotů využitelných pro vybrané měřicí módy mikroskopu atomárních sil
Lišková, Kateřina ; Szabová, Jana (oponent) ; Smilek, Jiří (vedoucí práce)
Předložená diplomová práce se zabývá modifikací hrotů standardně používaných v mikroskopii atomárních sil a jejich následným využitím ke stanovení mechanických vlastností vybraných hydrogelových systémů na lokální úrovni. Pro cílenou modifikaci byla vybrána metoda fixace mikročástice na nosník, který byl úspěšně modifikován pomocí částic melaminové pryskyřice Nejdříve byly měřeny mechanické vlastnosti vybraného zástupce fyzikálně síťovaných hydrogelů (polysacharid agaróza), které byly hodnoceny na základě Youngova modulu pružnosti, adhezní síly a práce. Získané výsledky byly porovnány s hodnotami naměřenými pomocí dvou komerčně dostupných nosníků lišících se jak ve tvaru, tak v základních parametrech, jako je konstanta pružnosti a rezonanční frekvence. Následně byl ověřován vliv nastavené působící síly nosníku na vzorek (Setpoint). Využitelnost modifikovaných nosníků byla testována i na vybraném zástupci iontově síťovaných hydrogelů (alginát sodný síťovaný vícemocnými ionty). V rámci experimentální části diplomové práce bylo ověřeno, že použití nosníků s vyšší styčnou plochou vede ke spolehlivějším výsledkům z hlediska spolehlivosti a reprodukovatelnosti, vzhledem k tomu, že do finální hodnoty Youngova modulu je zahrnut nejenom příspěvek polymerního řetězce, ale i póru. Při stanovování mechanických hodnot je důležité uvést nejenom používaný nosník a jeho vlastnosti, ale také veškeré ostatní experimentální parametry, jejichž změna může ovlivnit finální hodnoty Youngova modulu stanovené na mikroúrovni mikroskopií atomárních sil.
|
|
|
Preparation and characterization of nanostructured III-V semiconductor materials
Maniš, Jaroslav ; Kostelník,, Petr (oponent) ; Hospodková,, Alice (oponent) ; Šikola, Tomáš (vedoucí práce)
The aim of the presented PhD thesis was to develop and analyze gallium nitride (GaN) nanostructures in three different forms. Firstly, three dimensional GaN nanocrystals prepared on graphene were studied from the perspective of the intrinsic crystal properties as well as growth statistics. Adopting the method of droplet epitaxy allowed the formation of such nanostructures at a low substrate temperature (T = 200°C). In order to demonstrate possible applications, the proof of concept of an UV sensitive device was designed and tested with the successful results and the great promise to the future work. Secondly, two dimensional GaN nanostructures were prepared on a pristine silicon surface also at low temperature (T = 200°C). Following experiments were focused on a study of a crystal structure and an elemental analysis as these structures have been observed for the first time. Two dimensional structures are promising candidates into the high power applications which are emerging in these days. Thus, preparation of such 2D GaN nanostructures serves as a solid foundation for the further research. Thirdly, one dimensional GaN horizontal nanowires were fabricated on different sapphire planes. The prepared nanowires provided adequate dataset for the subsequent data analysis related to the growth kinetics. Collected dataset was used for verification of the developed theoretical model of the nanowire growth. It has been shown that the theoretical model describes the growth of nanowires with great precision and, thus, provide a useful insight into the growth mechanisms.
|
|
|
Využitelnost různých technik porozimetrie při studiu vnitřní struktury biopolymerních hydrogelů
Zahrádka, Jan ; Pekař, Miloslav (oponent) ; Sedláček, Petr (vedoucí práce)
Hlavním cílem této diplomové práce je výběr, optimalizace a testování vhodných metod pro studium vnitřní struktury hydrogelových materiálů. Zaměřuje se převážně na studium velikosti pórů s potenciálním využitím v základním a aplikovaném výzkumu těchto materiálů. Hlavní pozornost byla směřována do vytvoření kvalitní literární rešerše, která rozšiřuje povědomí o použitelnosti jednotlivých metod. V experimentální časti bylo klíčovým faktorem otestování konvenčních porozimetrických metod (rtuťová intruzní porozimetrie, BET analýza a DSC termoporometrie) pomocí referenčních porézních materiálů, na základě jejichž analýzy byly jednotlivé metody vzájemně porovnávány. Po optimalizaci jejich postupu s využitím referenčních materiálů byly tyto techniky využity k analýze modelových hydrogelů na bázi polyvinylalkoholu. Na základě této analýzy byly metody porovnávány z pohledu přípravy vzorku, časové a finanční náročnosti, ale především z pohledu rozsahu měření jednotlivých metod v porovnání s rozmezím deklarovaných hodnot velikostí pórů polyvinylakoholových hydrogelů.
|
|
|
Využití měřicí metody SPM v technologii výroby krystalických solárních článků
Mojrová, Barbora ; Boušek, Jaroslav (oponent) ; Hégr, Ondřej (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá využitím technik mikroskopie atomárních sil (AFM) a mikroskopie Kelvinovou sondou (KPFM) ve výrobě solárních článků. Obě techniky zjišťují požadované vlastnosti povrchu pomocí silových interakcí mezi ním a hrotem, jež postupně skenuje celý povrch vzorku. Mikroskopie atomárních sil umožňuje trojrozměrné zobrazení struktury povrchu. Mikroskopie Kelvinovou sondou se využívá pro měření kontaktního potenciálu povrchu a vrstev těsně pod ním. V práci jsou popsána experimentální měření topografie pomocí AFM u monokrystalických i multikrystalických substrátů po různých procesech leptání. Pomocí KPFM byl měřen kontaktní potenciál na struktuře selektivního emitoru a na pasivačních a antireflexních vrstvách PSG, SiOX, SiNX a Al2O3. Všechny experimenty popsané v této práci probíhaly na pracovišti společnosti Solartec s.r.o. a plně korespondují se současnou technologií výroby krystalických solárních článků.
|
host ::
RSS.