|
|
Nanostructures for advanced plasmonic applications
Kejík, Lukáš ; Brzobohatý,, Oto (referee) ; Dostálek,, Jakub (referee) ; Šikola, Tomáš (advisor)
Plazmonika, charakterizovaná spojením oscilací volných elektronů v kovech s elektromagnetickými vlnami, se dostala do popředí s pokroky v nanotechnologiích. Tato synergie vede k pozoruhodným vlastnostem objektů v nanoměřítku, vyznačujících se lokalizovaným a zesíleným elektromagnetickým polem. Tyto vlastnosti umožňují širokou škálu aplikací nanostruktur, zahrnujících biodetekci, zesilování emise, získávání solární energie a náhrazování optických komponent. Tato dizertační práce je zaměřena na aplikace plazmonických nanostruktur, primárně na plošné optické komponenty známé jako metapovrchy. Kromě toho zkoumá jejich použití ve fotokatalytických aplikacích, využívajících energetické horké nosiče náboje generované prostřednictvím plazmoniky. Dizertační práce začíná úvodem do teoretických základů plazmoniky, zdůrazněním klíčových parametrů řídících plazmonické vlastnosti a přehledem jejích nejpřesvědčivějších aplikací. Následně obsahuje čtyři experimentální části, které ukazují využití plazmonických nanostruktur pro různé účely, včetně ovládání fáze světla, dynamických metapovrchů, zkoumání efektů vnitřní krystalinity a využití horkých nosičů náboje ve fotoelektrochemických systémech. Tyto studie spojuje využití pokročilých nebo méně konvenčních materiálů, jako je oxid vanadičný nebo dichalkogenidy přechodných kovů, v oblasti plazmoniky a nanotechnologií.
|
|
|
Electrochemical Characterization of Nanostructured Surfaces Modified by Substancies with Thiol Bound
Urbánková, Kateřina ; Kynclová, Hana (referee) ; Hrdý, Radim (advisor)
This master thesis deals with nanotechnology, nanoparticles and nanostructured surfaces, electrochemical methods, especially voltammetry, cyclic voltammetry, electrochemical impedance spectroscopy and contact angle measurement. One part is focused on electrodes primarily nanostructured and modified by substancies with thiol bound. Tutorial for preparation of gold nanostructured electrods is introduced in practical section including SEM photos of electrode surface. Nanostructured and bare gold electrodes were modified by 11-mercaptoundecanoic acid, streptavidin, glycine and biotin and measured by cyclic voltammetry, electrochemical impedance spectroscopy and contact angle.
|
|
|
Non-thermal dehydrogenation of carboxylic acids on metal surfaces
Kugler, David ; Kolíbal, Miroslav (referee) ; Čechal, Jan (advisor)
Molecular self-assembly is the process of spontaneous arrangement basic adsorbate units into complex structures. Self-assembly systems could be used for atomically precise fabrication of functional nanostructures in the future. One of the possibilities to fabricate self-assembled molecular networks is to deposit the simple carboxylic acid molecules onto a clean metal substrate. The aim of this work is to describe the kinetics of the deprotonation process of 4,4´-biphenyldicarboxylic acid on Ag(100) due to CO exposure. A low-energy electron microscope was used to monitor phase transitions induced by changes in binding properties of molecules. The result of the work is a comprehensive view on the deprotonation process induced by exposure to CO. We found out that the deprotonation reaction depends on the shape and size of molecular islands, and we described the kinetics of individual phase transitions for different molecular coverages. We have also described the correlation between CO pressure and the rate of deprotonation.
|
|
|
Application of Scanning Probe Microscopy for the Study of Ultrathin Films and Nanostructures
Neuman, Jan ; Rezek, Bohuslav (referee) ; Mašláň, Miroslav (referee) ; Šikola, Tomáš (advisor)
Dizertační práce je obecně zaměřena na problematiku mikroskopie atomárních sil (AFM), a to jak vývoje částí těchto mikroskopů, tak i jejich obecnému využití v oblasti výzkumu povrchů, ultratenkých vrstev a nanostruktur. Na Ústavu fyzikálního inženýrství jsou vyvíjena zařízení umožňující aplikovat uvedenou mikroskopickou metodu. V těchto mikroskopech jsou využívány piezoelektrické motory pro zajištění pohybu vzorku a ladicích zrcátek v optickém detekčním systému. Práce se v části věnované vývoji AFM zabývá studiem parametrů řídicích pulzů za účelem optimalizace funkce těchto komponent. Měřením vlivu tvaru pulzů a opakovací frekvence byl jejich pohyb optimalizován z hlediska stability a rychlosti posuvu. V části věnované výzkumu povrchů byly experimentálně zkoumány morfologické změny ultratenkých vrstev zlata na povrchu oxidu křemičitého za zvýšených teplot. Bylo zjištěno, že vhodná povrchová modifikace způsobuje vznik preferenčních trhlin ve vrstvě zlata. Řízeným rozdělením polykrystalické vrstvy na oddělené oblasti je možné významně ovlivnit proces tvorby ostrůvků zlata vznikajících při žíhání. S využitím metod elektronové litografie je možná příprava uspořádaných polí zlatých ostrůvků o velikostech 50 – 400 nm. Dále bylo ukázáno, že zvýšením teploty žíhání na 1000 °C dochází k postupnému zanořování ostrůvků zlata do povrchu. Tento jev je pravděpodobně způsoben přesunem oxidu křemičitého z oblasti pod zlatým ostrůvkem do těsného okolí vzniklého kráteru, kde tvoří tzv. límec. V těchto studiích vedle metody AFM byla s výhodou používána rovněž elektronová mikroskopie (SEM).
|
|
|
Optical characterization of perovskite nanostructures
Urban, Jakub ; Kvapil, Michal (referee) ; Dvořák, Petr (advisor)
The present bachelor's thesis focuses on the optical characterization of CsPbBr3 nanocrystals ranking among the group of materials called perovskites which are remarkable for their high photoluminescence (PL) quantum yield. An algorithm for a correlation of experimental data measured by PL mapping with morphological and topological properties obtained by using Scanning Electron Microscopy and Atomic Force Microscopy has been developed which clears the way for a particular crystal detection and their spectrum analysis. Specifically, crystals the shape of which can be approximated by a cuboid have been detected and the volume dependence of the centre of mass of their PL, which is proportional to V^(-2/3) as predicted by the theorethical model, has been discovered. The measurement of PL dependency on temperatures ranging from 40 to 60 °C has also been conducted and in this temperature interval linear dependence of the full width at half maximum of their PL spectral line that rises with rising temperature has been confirmed. On the contrary, the centre of mass of PL has been found to be temperature independent.
|
|
|
Electrochemical preparation of fluorescence sensor with highly ordered nanostructured surface
Bedlek, Marek ; Kolíbal, Miroslav (referee) ; Drbohlavová, Jana (advisor)
This work deals with fabrication and examination of optical properties of self-ordered TiO2 and Au quantum dots array and its potential usage in medicine as optical sensor for biomolecules detection. Controlled anodization of Ti through Al2O3 template was chosen as a fabrication method for TiO2 QDs, in case of Au galvanic deposition through Al2O3 template onto beforehand prepared TiO2 QDs or substrate with dimple structure. The influence of anodization and deposition conditions on the final structure of QDs and their emission spectrum is also examined.
|
|
|
Nanostructured TiO2 as the surface for the investigation of cell behaviour
Poláková, Kateřina ; Urbánková, Kateřina (referee) ; Fohlerová,, Zdenka (advisor)
This thesis deals with the study of cells on nanostructured surfaces of titanium dioxide, which are produced by the electrochemical method called anodic oxidation. The theoretical part is formed by an overview of manufacturing nanostructured surfaces using anodic oxidation method. It mentions the influence of external factors on the geometric parameters of the structure and description of methods of characterization structures. Furthermore there is processed outline of use for biomedical application and the description of interaction of the cell with surface. The practical part includes description of the production of nanoporous and nano-tubular structures made on thin films of titanium by direct method of anodic oxidation on which was studied the influence of external factors. Described a procedure and production of nanorods structures and nanodots generated using alumina template (AAO) which is subsequently carried out the study of the behavior of cells, which includes tests of adhesion, examination of morphology of cells, assays of proliferation and differentiation. Structures are under investigation of the interaction of cells with the nanostructured layer compared with the smooth surface of the titanium dioxide.
|
|
|
Analysis of Nanostructures by ToF-LEIS
Duda, Radek ; Král, Jaroslav (referee) ; Mašek, Karel (referee) ; Dub, Petr (advisor)
The presented thesis deals with the utilization of TOF-LEIS analytical method in the area of nanostructure analysis. A new procedure for depth profiling of the elemental composition of the sample, based on the alternate measurement with the DSIMS method, was established. The TOF-LEIS method is able to detect the interface between the layers before its mixing by the ion beam of the DSIMS method. Furthermore, a procedure of TOF-LEIS spektra modification was established to obtain the actual concentration of elements in the sample by reduction of a multiple collision contribution. By comparison of TOF-LEIS spectra with the results received by the DSIMS method the ratio of molybdenum and silicon ion yields was obtained. In the next section advantages of the TOF-LEIS method in combination with XPS during analysis of thermal stability of gold nanoparticles are presented. The mutual complementarity of both methods is shown and final conclusions are supported by electron microscopy images. The final section deals with a newly assembled apparatus for the TOF-SARS analytical method and shows its possibilities regarding the detection of hydrogen on the graphene.
|
|
|
Utilization of porous anodic alumina for fabrication of nanostructured layers and their photoelectrochemical and optical applications
Lednický, Tomáš ; Vanýsek, Petr (referee) ; Sulka, Grzegorz (referee) ; Bendová, Mária (advisor)
Porézní anodická alumina (PAA) je oxidová vrstva vytvořená anodickou oxidací hliníku, která má široké průmyslné využití. Její popularita zaznamenala exponenciální nárůst zejména v oblasti nanotechnologií, k čemu přispělo objevení jejího samouspořádání do struktury o nanorozměrech připomínající včelí plástev. Její jednoduchá příprava a laditelné vlastnosti z ní tvoří levný způsob výroby nanostruktur. Ve stejném duchu se tato disertační práce zabývá metodami přípravy funkčních nanostruktur za využití PAA. První část je zaměřena na výrobu pole nanosloupců z oxidu titaničitého (TiO2) a jejich možné použití jako fotoanody pro štěpení vody. TiO2 nanostloupce jsou tvořeny anodizací hliníkové vrstvy na titanovém substrátu, také nazývanou PAA-asistovaná anodizace. Táto studie demonstruje elektrochemické vlastnosti a fotoelektrochemickou aktivitu nano sloupců vytvořených z dusíkem obohacených substrátů, které byly následně různě termálně modifikovány. Hlavním poznatkem studie je, že špatné vlastnosti jsou způsobeny dutou morfologií nanosloupců. Tento poznatek vedl k rozsáhle studii zabývající se dopadem anodizačných podmínek na morfologii ale i stabilitu vytvořených nanosloupců, jejímž výsledkem byla nová strategie anodizace. Druhá část prezentuje výrobní proces přípravy uspořádané vrstvy zlatých nanočástic na transparentním substrátu pro jejich použití jako optického senzoru využívající efekt rezonance lokalizovaných povrchových plasmonů. Základem této multidisciplinární metody je využití kombinace samouspořádání PAA k výrobě šablony a následného procesu řízeného smáčení v pevné fázi tenké vrstvy zlata. Táto práce detailně popisuje technologické aspekty přípravy; od samotné výroby šablon z hliníku, přes vytváření zlatých nanočástic, až po jejich přenos na transparentní substrát. Na závěr této práce jsou kompozity z nanočástic charakterizovány, přičemž je porovnána jejich citlivost na změnu indexu lomu okolí a jejich stálost. Ze závěrů vyplývá, že tato poměrně velkoplošná a levná metoda je konkurence schopná i v oblasti senzorické citlivosti.
|
|
|
Fabrication of Nanostructures Using Focused Ion Beam
Bartoš, Radko ; Tomanec, Ondřej (referee) ; Kolíbal, Miroslav (advisor)
This bachelor´s thesis deals with the ion-beam milling. Focused ion beam instrument is presented, as well as possibilities of initial setup conditions, which finally result in different nanostuctures´ shapes. In the thesis the methodology of fabrication and analysis of the nanostructures is described. Ideal ion beam setup conditions were deduced so that the nanostructures are of requested shape.
|
guest ::
