|
|
Synthesis and Study of Nano-Structured Perovskites for Applications in Organic Electronics
Jančík Procházková, Anna ; Kuřitka, Ivo (oponent) ; Částková, Klára (oponent) ; Krajčovič, Jozef (vedoucí práce)
Diversity and unique properties, such as exceptionally high photoluminescence quantum yields (PLQYs), predetermine metal halide perovskite nanoparticles (PNP) to be applied in optoelectronic and photonic devices. In this work, nature-inspired capping agents were employed not only for the PNP stabilization but also for modifying their surface to broaden the functionality of the resulting material. In the very beginning, a ligand-assisted precipitation technique was optimized for the preparation of the PNP. Here, adamantane-1-amine (AdNH2) alongside hexanoic acid (HeA) were chosen as capping agents for nanoparticles stabilization and passivation. It was demonstrated that the choice of the solvent system and the precipitation temperature have a crucial effect on the resulting optical properties of the colloidal solutions. Simultaneously, the influence of concentration of precursor chemicals on the resulting morphology and optical properties was investigated. Also, different carboxylic acids were tested as capping agents among AdNH2 and the colloidal stability of the resulting colloidal solutions was evaluated. To demonstrate the diversity of the ligand-assisted precipitation technique of PNP preparation, L-lysine and L-arginine were employed initially for the surface passivation. As a result, colloidal solutions with emission within a narrow bandwidth of the visible spectrum and remarkable photoluminescence quantum yield (PLQY) close to 100% were obtained. Blocking -amino group of L-lysine by tert-butoxycarbonyl group suggested preferential binding of the side chain of L-lysine to the perovskite core. Furthermore, defined amounts of water were added into the precursor solutions which caused shifts of emission spectra due to quantum confinement effects. Water molecules were assumed to form highly mobile species leading to the enhancement of controlling the perovskite lattice growth. Merging perovskite nanomaterials with peptides are expected to pave a way to the new class of materials possessing exceptional optoelectronic properties alongside self-assembly and sensing abilities. As a proof-of-concept, a cyclic(RGDFK) pentapeptide was used for PNP stabilization. However, peptides are known for their sensitivity to their environment. Therefore, peptide nucleic acid (PNA) was used for PNP stabilization as a robust artificial analogue for deoxyribonucleic acid (DNA). Here, optical properties of thymine-based PNA monomer and trimer stabilized PNP were studied. Additionally, the sensing ability of the PNA ligand for adenine moiety was demonstrated by photoluminescence quenching via charge transfer. We envision that combining the unique tailored structure of PNA and the prospective optical features of PNP could expand the applications especially in the field of optical sensing devices.
|
|
|
Quantum dots and their interaction with biomolecules
Stanisavljević, Maja
V této práci byly syntetizovány kvantové tečky pomocí mikrovlnné syntézy a povrchově modifikovány různými způsoby pro umožnění interakce s vybranými biomolekulami. Mezi použité konjugační způsoby patří nespecifická interakce, streptavidin-biotin konjugace a vazba pomocí syntetického peptidu. Kvantové tečky pokryté glutathionem o velikosti 2 nm umožnily interakci s velkým žlábkem DNA, zatímco kvantové tečky pokryté streptavidinem specificky interagovaly s biotinylovaným oligonukleotidem. Nakonec, streptavidin-biotin interakce bylo využito i pro vazbu apoferitinu s magnetickými částicemi.
|
|
|
Dynamic light scattering in the world of biomolecules
Križanová, Katarína ; Hofbauerová, Kateřina (vedoucí práce) ; Bednárová, Lucie (oponent)
Název práce: Dynamický rozptyl světla ve světě biomolekul Autor: Katarína Križanová Ústav: Fyzikální ústav UK Vedoucí bakalářské práce: RNDr. Kateřina Hofbauerová, Ph.D., Fyzikální ústav UK Abstrakt: Dynamický rozptyl světla (DLS) představuje nedestruktivní způsob měření díky kterému můžeme za pomoci rozptylu laserového záření na vzorku získat hydrodynamický průměr částic v roztoku a následně dopočítat jejich rozměry, či v případě proteinů stanovit molekulární hmotnost. DLS je dnes hojně užívanou metodou pro studium biomolekul a jejich reakcí, jak je v práci doloženo ve stručném přehledu. V naší experimentální práci jsme se zaměřily na měření proteinů pomocí DLS - jako modelový protein jsme užívaly lysozym. Úspěšně jsme pomocí těchto vzorků optimalizovaly postup pro přípravu vzorků a DLS měření biomolekul. V rámci optimalizace metodických postupů DLS jsme pomocí sacharózy otestovaly možnosti správné detekce co nejmenších částic. Při měření sacharózy jsme zašly až na samou dolní limitu velikosti částic měřitelných DLS. Při tomto měření jsme dokázaly pozorovat lineární závislost naměřeného hydrodynamického průměru na koncentraci sacharózy v roztoku a rovněž, v souhlasu s literaturou, určit velikost hydrodynamického průměru sacharózy. Prakticky jsme tak úspěšně demonstrovaly možnost stanovení velikosti částic...
|
|
|
SERS spektroskopie modelových biomolekul pro SERS biosenzing
Šubr, Martin ; Procházka, Marek (vedoucí práce) ; Michl, Martin (oponent)
Název práce: SERS spektroskopie modelových biomolekul pro SERS biosenzing Autor: Martin Šubr Ústav: Fyzikální ústav UK Vedoucí diplomové práce: doc. RNDr. Marek Procházka, Dr., Fyzikální ústav UK Abstrakt: Hlavním požadavkem biomolekulárního senzingu, založeného na spektroskopii povrchem zesíleného Ramanova rozptylu (SERS), je vysoká citlivost a spektrální reprodukovatelnost. K tomuto účelu byly v rámci práce testovány pravidelné pevné stříbrné a zlaté nanostruktury, připravované magnetronovým naprašováním a litografickými metodami na spolupracujících pracovištích. Reprodukovatelná SERS spektra použitých modelových biomolekul (aminokyselin, lysozymu a albuminu) byla na pravidelných pevných stříbrných površích získána v koncentracích 10-4 až 10-6 M, v případě porfyrinů až ≈ 10-7 M. SERS spektra některých biomolekul byla také srovnávána se spektry naměřenými na stříbrném koloidu. Stříbrný hydroxylaminový koloid při použití KCl jako agregačního činidla poskytuje podstatně nižší limit detekce vybraných látek (např. pro cystein řádově 10-8 M), ale s nižší spektrální reprodukovatelností. Hlavním problémem měření SERS spekter ze stříbrných povrchů byl výskyt anomálních pásů, pocházejících z procesu přípravy. V případě pevných stříbrných naprašovaných povrchů bylo zjištěno, že ponechání substrátu několik hodin ve...
|
|
|
Optical responses of biomolecules on regular metal plasmonic nanostructures
Šubr, Martin ; Procházka, Marek (vedoucí práce) ; Michl, Martin (oponent) ; Valenta, Jan (oponent)
Název: Optické odezvy biomolekul na pravidelných kovových plasmonických nanostrukturách Autor: Martin Šubr Ústav: Fyzikální ústav UK Vedoucí disertační práce: prof. RNDr. Marek Procházka, Dr., Fyzikální ústav UK Abstrakt: Adsorpce molekul na kovové plasmonické nanostruktury vede k výraznému zesílení řady optických procesů, jako je Ramanův rozptyl (povrchem zesílený Ramanův rozptyl - SERS) nebo fluorescence (povrchem zesílená fluorescence - SEF). V rámci práce byly testovány dva druhy substrátů: (i) Stříbrné nanotyčky připravované naprašováním pod šikmým úhlem, a (ii) stříbrné a zlaté nanoostrůvky rostoucí na teflonovém filmu připravované magnetronovým naprašováním. Postupnou optimalizací procesu přípravy byla získána optimální SERS citlivost i reprodukovatelnost. Podrobné SERS-intenzitní profily byly získány při použití tří excitačních vlnových délek a gradientních struktur, kde se poloha plazmonové rezonance (LSPR) mění spojitě v rámci konkrétního substrátu. Bylo zjištěno, že spektrální poloha a výška LSPR pásu mohou být nezávisle modifikovány při použití smíšených zlato/stříbrných ostrůvků. Dále byla provedena detailní analýza polarizačních a úhlových závislostí stříbrných nanotyček v pravoúhlé geometrii rozptylu, která umožňuje nezávisle měnit dva ze tří úhlů, které určují prostorovou orientaci...
|
|
|
Studium nestabilních částic a prekurzorů biomolekul pomocí spektroskopických technik
Ferus, Martin ; Civiš, Svatopluk (vedoucí práce) ; Šponerová, Judit E. (oponent) ; Wild, Jan (oponent)
Předložená dizertační práce je složena ze studií zaměřených na spektroskopický popis, kinetiku a dynamiku molekul, radikálů a iontů v plazmě výboje a laserové jiskry. Výzkum těchto fragmentů je rozšířen o vznik biomolekul z těchto jednoduchých specií včetně vlivu látek s katalytickým účinkem. Dynamika radikálů, iontů a nestabilních molekul byla studována pomocí časově rozlišené spektrometrie s Fourierovou transformací. Byla měřena časově rozlišená emisní spektra výbojů v CH4, HCONH2, BrCN, CH3CN, CF3Br, (CF3)2CHBr a dalších plynech. Následně byl výboj simulován pomocí modelu zahrnujícího molekulární dynamiku, kolizní, chemické a radiační procesy. Modely byly porovnány s experimentálními výsledky a byla vysvětlena získaná emisní časově rozlišená spektra. Fitem na komplexní mechanismus byla experimentálně zjištěna hodnota rychlostní konstanty konverze HCN na HNC kolizí s excitovaným atomem vodíku. V rámci studia prekurzorů biomolekul bylo pomocí vysoce rozlišené infračervené absorpční spektrometrie s Fourierovou transformací analyzováno složení plynných látek vznikajících po expozici par formamidu a plynné směsi oxidu uhelnatého s dusíkem a izotopově značenou vodou laserové jiskře generované vysoce výkonným pražským laserovým systémem Asterix (PALS). Pomocí chemického modelu byla studována dynamika...
|
|
|
Optimization of Semiempirical Quantum Mechanical Methods for in Silico Drug Design
Kříž, Kristian ; Řezáč, Jan (vedoucí práce) ; Klimeš, Jiří (oponent) ; Kolář, Michal (oponent)
Optimalizace semiempirických kvantově mechanických metod pro návrh léčiv in silico Dizertační práce Kristian Kříž Předmětem této práce je optimalizace semiempirických kvantově mechanických metod (SQM) pro jejich využití ve vývoji léčiv pomocí výpočetních metod. Práce pokrývá dvě témata - optimalizace solvatačního modelu COSMO2 a vývoj datasetů PLF547 a PLA15. První část práce se zabývá optimalizací solvatačního modelu COSMO přidáním nepolárního členu a reparametrizací pro SQM metody PM6 a PM7. Ukázali jsme, že přesnost výsledného "COSMO2" optimalizovaného modelu se zvýšila na všech zkoumaných datasetech a porovnali jsme ji s jinými vybranými solvatačními modely. Metoda byla rovněž vyzkoušena na komplexech proteinu s ligandy, kde poskytla jako součást skórovací funkce lepší odhady síly vazeb potenciálních léčiv k proteinům, ke kterým se váží. Druhá cást práce popisuje sestavení datasetů pro nekovalentní interakce cílených k reprezentaci prostředí aktivního místa enzymu v komplexu s ligandem s věrohodnými referenčními hodnotami interakční energie ve vakuu a v roztoku (vodě). Vyvinuté datasety PLF547 a PLA15 jsou vhodné pro testování a vývoj metod pro použití ve vývoji léčiv. Na těchto datasetech jsme provedli srovnání několika SQM a kvantově mechanických (QM) metod a solvatačních modelů včetně COSMO2.
|
|
|
Optical responses of biomolecules on regular metal plasmonic nanostructures
Šubr, Martin ; Procházka, Marek (vedoucí práce)
Název: Optické odezvy biomolekul na pravidelných kovových plasmonických nanostrukturách Autor: Martin Šubr Ústav: Fyzikální ústav UK Vedoucí disertační práce: prof. RNDr. Marek Procházka, Dr., Fyzikální ústav UK Abstrakt: Adsorpce molekul na kovové plasmonické nanostruktury vede k výraznému zesílení řady optických procesů, jako je Ramanův rozptyl (povrchem zesílený Ramanův rozptyl - SERS) nebo fluorescence (povrchem zesílená fluorescence - SEF). V rámci práce byly testovány dva druhy substrátů: (i) Stříbrné nanotyčky připravované naprašováním pod šikmým úhlem, a (ii) stříbrné a zlaté nanoostrůvky rostoucí na teflonovém filmu připravované magnetronovým naprašováním. Postupnou optimalizací procesu přípravy byla získána optimální SERS citlivost i reprodukovatelnost. Podrobné SERS-intenzitní profily byly získány při použití tří excitačních vlnových délek a gradientních struktur, kde se poloha plazmonové rezonance (LSPR) mění spojitě v rámci konkrétního substrátu. Bylo zjištěno, že spektrální poloha a výška LSPR pásu mohou být nezávisle modifikovány při použití smíšených zlato/stříbrných ostrůvků. Dále byla provedena detailní analýza polarizačních a úhlových závislostí stříbrných nanotyček v pravoúhlé geometrii rozptylu, která umožňuje nezávisle měnit dva ze tří úhlů, které určují prostorovou orientaci...
|
|
|
Optical responses of biomolecules on regular metal plasmonic nanostructures
Šubr, Martin ; Procházka, Marek (vedoucí práce)
Název: Optické odezvy biomolekul na pravidelných kovových plasmonických nanostrukturách Autor: Martin Šubr Ústav: Fyzikální ústav UK Vedoucí disertační práce: prof. RNDr. Marek Procházka, Dr., Fyzikální ústav UK Abstrakt: Adsorpce molekul na kovové plasmonické nanostruktury vede k výraznému zesílení řady optických procesů, jako je Ramanův rozptyl (povrchem zesílený Ramanův rozptyl - SERS) nebo fluorescence (povrchem zesílená fluorescence - SEF). V rámci práce byly testovány dva druhy substrátů: (i) Stříbrné nanotyčky připravované naprašováním pod šikmým úhlem, a (ii) stříbrné a zlaté nanoostrůvky rostoucí na teflonovém filmu připravované magnetronovým naprašováním. Postupnou optimalizací procesu přípravy byla získána optimální SERS citlivost i reprodukovatelnost. Podrobné SERS-intenzitní profily byly získány při použití tří excitačních vlnových délek a gradientních struktur, kde se poloha plazmonové rezonance (LSPR) mění spojitě v rámci konkrétního substrátu. Bylo zjištěno, že spektrální poloha a výška LSPR pásu mohou být nezávisle modifikovány při použití smíšených zlato/stříbrných ostrůvků. Dále byla provedena detailní analýza polarizačních a úhlových závislostí stříbrných nanotyček v pravoúhlé geometrii rozptylu, která umožňuje nezávisle měnit dva ze tří úhlů, které určují prostorovou orientaci...
|
|
|
Synthesis and Study of Nano-Structured Perovskites for Applications in Organic Electronics
Jančík Procházková, Anna ; Kuřitka, Ivo (oponent) ; Částková, Klára (oponent) ; Krajčovič, Jozef (vedoucí práce)
Diversity and unique properties, such as exceptionally high photoluminescence quantum yields (PLQYs), predetermine metal halide perovskite nanoparticles (PNP) to be applied in optoelectronic and photonic devices. In this work, nature-inspired capping agents were employed not only for the PNP stabilization but also for modifying their surface to broaden the functionality of the resulting material. In the very beginning, a ligand-assisted precipitation technique was optimized for the preparation of the PNP. Here, adamantane-1-amine (AdNH2) alongside hexanoic acid (HeA) were chosen as capping agents for nanoparticles stabilization and passivation. It was demonstrated that the choice of the solvent system and the precipitation temperature have a crucial effect on the resulting optical properties of the colloidal solutions. Simultaneously, the influence of concentration of precursor chemicals on the resulting morphology and optical properties was investigated. Also, different carboxylic acids were tested as capping agents among AdNH2 and the colloidal stability of the resulting colloidal solutions was evaluated. To demonstrate the diversity of the ligand-assisted precipitation technique of PNP preparation, L-lysine and L-arginine were employed initially for the surface passivation. As a result, colloidal solutions with emission within a narrow bandwidth of the visible spectrum and remarkable photoluminescence quantum yield (PLQY) close to 100% were obtained. Blocking -amino group of L-lysine by tert-butoxycarbonyl group suggested preferential binding of the side chain of L-lysine to the perovskite core. Furthermore, defined amounts of water were added into the precursor solutions which caused shifts of emission spectra due to quantum confinement effects. Water molecules were assumed to form highly mobile species leading to the enhancement of controlling the perovskite lattice growth. Merging perovskite nanomaterials with peptides are expected to pave a way to the new class of materials possessing exceptional optoelectronic properties alongside self-assembly and sensing abilities. As a proof-of-concept, a cyclic(RGDFK) pentapeptide was used for PNP stabilization. However, peptides are known for their sensitivity to their environment. Therefore, peptide nucleic acid (PNA) was used for PNP stabilization as a robust artificial analogue for deoxyribonucleic acid (DNA). Here, optical properties of thymine-based PNA monomer and trimer stabilized PNP were studied. Additionally, the sensing ability of the PNA ligand for adenine moiety was demonstrated by photoluminescence quenching via charge transfer. We envision that combining the unique tailored structure of PNA and the prospective optical features of PNP could expand the applications especially in the field of optical sensing devices.
|
host ::
RSS.