|
|
Charge Carrier Transport in Ta2O5 Oxide Nanolayers with Application to the Tantalum Capacitors
Kopecký, Martin ; Koktavý, Bohumil (oponent) ; Hudec, Lubomír (oponent) ; Sedláková, Vlasta (vedoucí práce)
The study of charge carrier transport in Ta2O5 oxide nanolayers is oriented on the explanation of the defects influence on the conductivity of these layers. We are concerned on the study of tantalum pentoxide nanolayers provided by the anodic oxidation. The technology process of oxide preparation contains many parameters which influence the defects concentration (probably oxygen vacancies) in the structure. Tantalum pentoxide of the thickness 20 to 200 nm is used as a dielectric layer in the tantalum capacitors. These capacitors can be considered as a metal-insulator-semiconductor (MIS) structure. Anode is formed from the tantalum powder with metallic conductivity and cathode is from manganese dioxide (MnO2) or conducting polymer (CP), respectively, both with semiconductor conductivity. The dominant mechanisms of the charge carriers’ transport in the Ta2O5insulating layer are ohmic, Poole-Frenkel, Schottky and tunneling, and these could be determined from the analysis of the leakage current I-V characteristic. Particular transport mechanisms are dependent on temperature and electric field in the insulation layer. The leakage current is important indicator of the insulation layer quality. Its value depends on the production technology, namely on the anodic oxidation and the cathode material. I-V characteristic is measured both in normal and reverse mode, it means the positive bias on anode for the normal mode and negative bias applied on anode for the reverse mode. I-V characteristic is asymmetric at the room temperature. This asymmetry decreases with decreasing temperature, and for the temperature below 50 K some of capacitors could be used as bipolar devices. From the analysis of I-V characteristic many parameters as insulator layer thickness or defect concentration in the Ta2O5 layer could be determined. We can also asses the MIS model parameters and determine the value of potential barriers on the M – I and I – S interfaces. C-V characteristics measurements and their temperature dependencies could be used for the estimation of capacitor electrodes affective area and the defects’ concentration in the Ta2O5 layer. The analysis of the capacitor cross-sections was performed by scanning electron microscope and the measurements of Ta2O5 layer thickness were performed for the each series of the capacitors.
|
|
|
Struktura a funkce chloroplastů vybraných dřevin pěstovaných pod vlivem zvýšené koncentrace CO2
Hlízová, Eliška ; Albrechtová, Jana (vedoucí práce) ; Kutík, Jaromír (oponent)
Fotosyntéza je zvýšenou koncentrací CO2 ovlivněna na mnoha hierarchických úrovních. Přestože je této problematice věnováno v posledních desetiletích mnoho pozornosti, stále je poměrně málo známo o přizpůsobení aktivity fotosystémů (PS) 1 a 2 a ultrastruktury chloroplastů zvýšené koncentraci CO2. Hlavním cílem této práce bylo proto zjistit vliv zvýšené koncentrace CO2 na strukturu a funkci chloroplastů smrku ztepilého, a to hlavně na uspořádání tylakoidních membrán a elektronový transport na nich probíhající. Studovány byly jehlice 13 - 14 let starých jedinců smrku ztepilého (Picea abies L. Karst.) rostoucích za stávající koncentrace (AC) a zvýšené koncentrace (EC = 700 ppm) CO2 v kultivačních sférách s automaticky otevíratelnými okny. Byl sledován vliv zvýšené koncentrace CO2 na obsah fotosyntetických pigmentů, fluorescenční a reflektanční indexy, aktivitu PS 1 a PS 2 izolovaných chloroplastů, plochu mediánního řezu chloroplastem a zastoupení plochy granálních a stromatálních tylakoidů na tomto řezu. Přestože byla při EC CO2 zvýšena rychlost světlem saturované asimilace, poklesl obsah pigmentů (chlorofylu a, b, karotenoidů) i aktivita obou fotosystémů. Míra poklesu aktivity fotosystémů se mezi PS 1 a PS 2 nelišila, nebylo tedy pravděpodobně ovlivněno zastoupení cyklického a necyklického elektronového...
|
|
|
Kooperativita v systému monooxygenas cytochromů P450 z pohledu modulace metabolismu léčiv a procesu karcinogenese
Dědič, Jan ; Hodek, Petr (vedoucí práce) ; Ječmen, Tomáš (oponent)
Systém oxidas a oxygenas se smíšenou funkcí se velkou měrou podílí na metabolismu xenobiotik a endogenních látek. Systém je složen z několika komponent: cytochromu P450, NADPH:cytochrom P450 oxidoreduktasy (CPR), cytochromu b5 a NADH:cytochrom b5 oxidoreduktasy. Bylo prokázáno, že všechny komponenty mezi sebou vzájemně interagují a zajišťují tak chod celého systému. Kooperativita celého systému je pak závislá na mnoha faktorech, zejména pak na charakteru interakcí mezi jednotlivými komponentami. Zřejmě nejdiskutovanějšími interakcemi jsou ty mezi CPR, cytochromem b5 a cytochromem P450. Hlavním redoxním partnerem cytochromu P450 je CPR, která při transportu elektronů prochází významnou konformační změnou. Cytochrom b5 může mít jak inhibiční tak i stimulační účinky na enzymovou reakci a mechanismus jeho působení nebyl dosud plně objasněn. Cytochromy P450 však mohou interagovat i mezi sebou a vytvářet tak komplexy, jejichž existence může mít na enzymovou reakci značný vliv. U kooperativity systému však z hlediska charakteru enzymové reakce nezáleží pouze na kvantitativních jevech, jako jsou inhibice nebo stimulace. Ukazuje se, že záleží také na kvalitativních efektech, neboť bylo prokázáno, že určité změny ve vzájemných interakcích komponent mohou vést k tvorbě nežádoucích produktů, např. při...
|
|
| |
|
|
Studium strukturně funkčních vztahů elektrotransportních proteinových systémů
Tuzhilkin, Roman ; Šulc, Miroslav (vedoucí práce) ; Kukačka, Zdeněk (oponent)
Studium procesů spojených s přenosem elektronu v proteinech je velice důležitou oblastí moderní biochemie a strukturní/funkční proteomiky. Azurin je jedním z nejpoužívanějších modelových systémů pro studium oxidačně-redukčních a elektron transportních procesů v proteinech. V této práci jsme použili metodiku kovalentního fotochemického zesítění (PIXL) pro studium oligomerizace azurinu v roztoku. Zároveň jsme studovali vliv L-2- amino-5,5-azi-hexanové kyseliny (foto-Met), strukturního světlem indukovatelného analogu přirozené aminokyseliny Met, na elektron transportní procesy v azurinu. Byla provedena optimalizace podmínek exprese rekombinantního azurinu v auxotrofních buňkách E. coli B834 za účelem získání azurinu s maximální mírou inkorporace foto-Met (70% inkorporace určená MALDI-TOF hmotnostní spektrometrií). Současně modifikací purifikačního protokolu (např. rozbití buněk, kyselá precipitace proteinů, zavedení kovového ligandu při sonikaci buněk) jsme zvýšili čistotu a výtěžek preparátu a zkrátili dobu purifikace. Získané preparáty azurinu (přirozený protein (WT) s Met, WT s foto-Met a "All-Phe" mutant (všechny Trp/Tyr zaměněny za Phe) s foto-Met) byly po ozáření UV světlem (metodika PIXL) charakterizovány pomocí UV-VIS spektroskopie a SDS-PAGE. Při experimentu PIXL některý z foto-Met zavedených...
|
|
|
Kooperativita v systému monooxygenas cytochromů P450 z pohledu modulace metabolismu léčiv a procesu karcinogenese
Dědič, Jan ; Hodek, Petr (vedoucí práce) ; Ječmen, Tomáš (oponent)
Systém oxidas a oxygenas se smíšenou funkcí se velkou měrou podílí na metabolismu xenobiotik a endogenních látek. Systém je složen z několika komponent: cytochromu P450, NADPH:cytochrom P450 oxidoreduktasy (CPR), cytochromu b5 a NADH:cytochrom b5 oxidoreduktasy. Bylo prokázáno, že všechny komponenty mezi sebou vzájemně interagují a zajišťují tak chod celého systému. Kooperativita celého systému je pak závislá na mnoha faktorech, zejména pak na charakteru interakcí mezi jednotlivými komponentami. Zřejmě nejdiskutovanějšími interakcemi jsou ty mezi CPR, cytochromem b5 a cytochromem P450. Hlavním redoxním partnerem cytochromu P450 je CPR, která při transportu elektronů prochází významnou konformační změnou. Cytochrom b5 může mít jak inhibiční tak i stimulační účinky na enzymovou reakci a mechanismus jeho působení nebyl dosud plně objasněn. Cytochromy P450 však mohou interagovat i mezi sebou a vytvářet tak komplexy, jejichž existence může mít na enzymovou reakci značný vliv. U kooperativity systému však z hlediska charakteru enzymové reakce nezáleží pouze na kvantitativních jevech, jako jsou inhibice nebo stimulace. Ukazuje se, že záleží také na kvalitativních efektech, neboť bylo prokázáno, že určité změny ve vzájemných interakcích komponent mohou vést k tvorbě nežádoucích produktů, např. při...
|
|
|
Model průchodu dvojitou bariérou s anharmonickými vibracemi
Gráf, Lukáš ; Čížek, Martin (vedoucí práce) ; Houfek, Karel (oponent)
V této práci se zabýváme elektronovým rozptylem na molekulárním můstku s an- harmonickými vibracemi. Daný můstek modelujeme dvojitou bariérou obsahující kosinovou závislost na vibrační souřadnici. Průchod elektronu skrze bariéru si lze představit jakožto pohyb po povrchu nekonečně dlouhého válce s potenciální ener- gií, která je nulová všude kromě omezené prostorové oblasti, v níž je dána pomocí deltafunkčních členů. Tento 2D problém řešíme jak metodou matice přechodu, tak užitím teorie rozptylu. Numericky přesnou pravděpodobnost průchodu elek- tronu dvojitou bariérou počítáme pomocí vlastního programu a studujeme její závislost na parametrech modelu. Jednotlivé parametrické režimy porovnáváme s různými aproximacemi, které lze pro dané nastavení použít. Elastický rozptyl aproximujeme jednodimenzionální a Chaseovou aproximací, zatímco vibrační ex- citaci srovnáváme s výsledky LCP aproximace. Získané grafy potvrzují správnost aproximačních metod hojně využívaných v molekulární fyzice.
|
|
|
Struktura a funkce chloroplastů vybraných dřevin pěstovaných pod vlivem zvýšené koncentrace CO2
Hlízová, Eliška ; Albrechtová, Jana (vedoucí práce) ; Kutík, Jaromír (oponent)
Fotosyntéza je zvýšenou koncentrací CO2 ovlivněna na mnoha hierarchických úrovních. Přestože je této problematice věnováno v posledních desetiletích mnoho pozornosti, stále je poměrně málo známo o přizpůsobení aktivity fotosystémů (PS) 1 a 2 a ultrastruktury chloroplastů zvýšené koncentraci CO2. Hlavním cílem této práce bylo proto zjistit vliv zvýšené koncentrace CO2 na strukturu a funkci chloroplastů smrku ztepilého, a to hlavně na uspořádání tylakoidních membrán a elektronový transport na nich probíhající. Studovány byly jehlice 13 - 14 let starých jedinců smrku ztepilého (Picea abies L. Karst.) rostoucích za stávající koncentrace (AC) a zvýšené koncentrace (EC = 700 ppm) CO2 v kultivačních sférách s automaticky otevíratelnými okny. Byl sledován vliv zvýšené koncentrace CO2 na obsah fotosyntetických pigmentů, fluorescenční a reflektanční indexy, aktivitu PS 1 a PS 2 izolovaných chloroplastů, plochu mediánního řezu chloroplastem a zastoupení plochy granálních a stromatálních tylakoidů na tomto řezu. Přestože byla při EC CO2 zvýšena rychlost světlem saturované asimilace, poklesl obsah pigmentů (chlorofylu a, b, karotenoidů) i aktivita obou fotosystémů. Míra poklesu aktivity fotosystémů se mezi PS 1 a PS 2 nelišila, nebylo tedy pravděpodobně ovlivněno zastoupení cyklického a necyklického elektronového...
|
|
|
Charge Carrier Transport in Ta2O5 Oxide Nanolayers with Application to the Tantalum Capacitors
Kopecký, Martin ; Koktavý, Bohumil (oponent) ; Hudec, Lubomír (oponent) ; Sedláková, Vlasta (vedoucí práce)
The study of charge carrier transport in Ta2O5 oxide nanolayers is oriented on the explanation of the defects influence on the conductivity of these layers. We are concerned on the study of tantalum pentoxide nanolayers provided by the anodic oxidation. The technology process of oxide preparation contains many parameters which influence the defects concentration (probably oxygen vacancies) in the structure. Tantalum pentoxide of the thickness 20 to 200 nm is used as a dielectric layer in the tantalum capacitors. These capacitors can be considered as a metal-insulator-semiconductor (MIS) structure. Anode is formed from the tantalum powder with metallic conductivity and cathode is from manganese dioxide (MnO2) or conducting polymer (CP), respectively, both with semiconductor conductivity. The dominant mechanisms of the charge carriers’ transport in the Ta2O5insulating layer are ohmic, Poole-Frenkel, Schottky and tunneling, and these could be determined from the analysis of the leakage current I-V characteristic. Particular transport mechanisms are dependent on temperature and electric field in the insulation layer. The leakage current is important indicator of the insulation layer quality. Its value depends on the production technology, namely on the anodic oxidation and the cathode material. I-V characteristic is measured both in normal and reverse mode, it means the positive bias on anode for the normal mode and negative bias applied on anode for the reverse mode. I-V characteristic is asymmetric at the room temperature. This asymmetry decreases with decreasing temperature, and for the temperature below 50 K some of capacitors could be used as bipolar devices. From the analysis of I-V characteristic many parameters as insulator layer thickness or defect concentration in the Ta2O5 layer could be determined. We can also asses the MIS model parameters and determine the value of potential barriers on the M – I and I – S interfaces. C-V characteristics measurements and their temperature dependencies could be used for the estimation of capacitor electrodes affective area and the defects’ concentration in the Ta2O5 layer. The analysis of the capacitor cross-sections was performed by scanning electron microscope and the measurements of Ta2O5 layer thickness were performed for the each series of the capacitors.
|
|
|
Insight into the structure of tetrameric flavoprotein WrbA involved in oxidative-stress response
WOLFOVÁ, Julie
Tato doktorská práce je zaměřena na strukturní charakterizaci specifické rodiny tetramerních flavoproteinů WrbA, jejichž úloha v živých organismech je do značné míry neznámá, ale zjištěná enzymatická aktivita a podmínky proteinové exprese indikují tyto proteiny jako součást obranných mechanismů proti oxidativnímu stresu. Nově zjištěná funkce dvouelektronové redukce chinonů je podobně jako u funkčně homologních proteinů, chinonových oxidoreduktáz, spojována s ochranou buňky proti tvorbě volných radikálů. V této práci byly určeny krystalové struktury prototypního proteinu WrbA z bakterie Escherichia coli, v ligandované a neligandované formě. Srovnávací analýzy určených struktur proteinu WrbA se strukturami příbuzných flavoproteinů umožnily identifikaci a interpretaci strukturních vlastností, které definují rodinu proteinů WrbA, a zároveň vedly k objasnění strukturně-funkčních vztahů s ostatními typy flavoproteinů.
|
host ::
RSS.