|
|
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.
|
|
|
Mikroskopie atomárních sil polotuhých materiálů
Šudáková, Anna ; Havlíková, Martina (oponent) ; Smilek, Jiří (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá prostudováním postupu měření a optimalizací podmínek měření pomocí mikroskopu atomárních sil (AFM) s budoucím výhledem na zobrazování a měření mechanických vlastností (např. adheze nebo tuhost materiálu) hydrogelů a polotuhých materiálů na mikroúrovni. Mikroskopie atomárních sil nabývá významu ve výzkumech vzhledem k univerzálnosti metody, kdy je schopná zobrazovat vodivé i nevodivé vzorky, ale zároveň měřit i jejich mechanické vlastnosti, jako je adheze, elasticita nebo tuhost. Výhodou oproti jiným metodám je, že AFM je schopné měřit mechanické vlastnosti nejen na makroúrovni, ale také na lokální úrovni. Optimalizace měřících módů se prováděla na standardním vzorku polystyrenových nanočástic o velikosti jeden mikrometr, kdy byly proměřeny jednotlivé režimy, jako jsou bezkontaktní metoda (noncontact mode, AC Mode Imaging) a kvantitativním režimem měření (QITM Advanced Imaging), kterými lze měřit pomocí AFM. Následovalo měření PVA fólií, měření se provádělo z důvodu toho, že se jednalo o vysušené hydrogely (xerogely), což bude zájmem dalšího studování. Byly vytvořeny z polyvinylalkoholu a chitosanu. Vnitřní prostředí hydrogelů bylo modifikováno úpravou pH (NaOH) nebo změnou iontové síly (NaCl). Dále byl pozorován vliv mrazení na PVA fólii, jedná se o jednu z možností přípravy fyzikálně síťovaného hydrogelu. Tato práce zkoumá také vliv koncentrace fyzikálně síťovaného termoreverzibilního agarosového gelu na jeho porozitu.
|
|
|
Využití mikroskopie atomárních sil ke studiu hydrogelových systémů
Lišková, Kateřina ; Kalina, Michal (oponent) ; Smilek, Jiří (vedoucí práce)
Předložená bakalářská práce se zabývá studiem mikroskopie atomárních sil (AFM), zejména optimalizací měřící procedury pro zobrazování povrchu různě síťovaných hydrogelů v hydratovaném stavu. Největší pozornost byla věnována fyzikálně síťovanému polysacharidovému hydrogelu (termoreverzibilní agaróza) v nabotnaném stavu, kdy byl měřen povrch vzorků o hmotnostních koncentracích 4, 2, 1, 0,75 a 0,5 hm. %. Následně byl měřen povrch iontově síťovaného 2 hm. % alginátové gelu s vápenatými ionty. Na základě literární rešerše byla měření provedena ve vodě za použití metody kvantitativního zobrazování (QITM Advanced Imaging), která je vhodná zejména pro měkké vzorky s nerovným povrchem. Pro měření bylo testováno více nosníků, nakonec byl vybrán nosník SNL-10, který se jevil jako nejvhodnější pro zobrazování vzorků v jakémkoliv měřicím prostředí, zejména ve vodném. Pomocí obrazové analýzy ImageJ byly sledovány velikosti pórů agarózových hydrogelů. Pro měření hydrogelů v nabotnaném stavu byla optimalizována procedura měření jejich povrchu pomocí mikroskopie atomárních sil, avšak pro různé druhy hydrogelů bude potřeba individuální optimalizace jak přípravy, tak nastavení přístroje.
|
|
|
Využití fyzikálně-chemických analýz při studiu stresových odpovědí mikroorganismů
Slaninová, Eva ; Pekař, Miloslav (oponent) ; Sedláček, Petr (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá využitelností fyzikálně-chemických analýz při vlivu stresových faktorů na mikroorganismy, kde hlavní náplní této práce bylo navržení a následná optimalizace technik a metod, které jsou obecně využívány v odlišných oblastech vědy a výzkumu. Jako modelové mikroorganismy, podrobené fyzikálně-chemickým analýzám v experimentální části této práce, byly zvoleny dva bakteriální kmeny: Cupriavidus necator H16 a její mutantní kmen Cupriavidus necator PHB-4 lišící se schopností produkce polyhydroxyalkanoátů. Nejprve byly navrženy a otestovány mikroskopické techniky jako transmisní elektronová mikroskopie (TEM), kryo skenovací elektronová mikroskopie (kryo-SEM) a mikroskopie atomárních sil (AFM) sloužící k charakterizaci morfologických odlišností bakterií. Dále byly stanovovány a porovnávány viskoelastické vlastnosti bakterií prostřednictvím oscilačních testů metodou reologie, které byly rovněž otestovány a optimalizovány s ohledem na typ vzorků. Mezi další navržené a otestované fyzikálně-chemické metody patří termická analýza, konkrétně diferenční skenovací kalorimetrie (DSC) a termogravimetrická analýza (TGA) zabývající se transportem vody a chování intracelulární vody s ohledem na vliv přítomných PHB granulí v bakteriích. Poslední technika, která byla zavedena a optimalizována, je použití dynamického a elektroforetického rozptylu při měnícím se pH, sloužící k charakterizaci povrchových vlastností bakterií (velikost, zeta potenciál, izoelektrický bod).
|
|
|
Adhesion characterization of thin plasma-polymer films
Pálesch, Erik ; Klapetek, Petr (oponent) ; Čech, Vladimír (vedoucí práce)
The diploma thesis deals with characterization of adhesion of plasma polymer films deposited on silicon wafers. The samples included organosilicon thin films based on tetravinylsilane monomer prepared by plasma-enhanced chemical vapour deposition. Scratch test was used to characterize film adhesion employing nanoindentation measurements. Adhesion of plasma polymer films of different mechanical properties and film thickness was analyzed by normal and lateral forces, friction coefficient, and scratch images obtained by scanning probe microscope working in atomic force microscopy mode.
|
|
|
Využití techniky AFM při studiu biologických vzorků
Khýrová, Markéta ; Smilek, Jiří (oponent) ; Slaninová, Eva (vedoucí práce)
Předmětem bakalářské práce bylo studium Gram-negativních bakterií se schopností akumulovat polyhydroxyalkanoáty pomocí mikroskopie atomárních sil. V rámci experimentální části práce byly zkoumány bakteriální kmeny Cupriavidus necator H16 a jeho mutantní kmen Cupriavidus necator PHB-4, Rhodospirillum rubrum a Halomonas halophila. Konkrétním cílem bylo optimalizovat tuto mikroskopickou metodu pro výzkum jak bakterií na vzduchu, tak živých bakterií v jejich přirozeném prostředí. Optimalizace byla provedena s ohledem na jednoduchost, časovou náročnost a reprodukovatelnost provedení měření. Pro měření na vzduchu byla zvolena imobilizace 10× zředěné bakteriální suspenze vysušením na skleněném substrátu. Skenování bylo provedeno pomocí hrotu TESPA-V2 se sníženou konstantou tuhosti v QITM módu. V rámci měření bakteriálních vzorků v kapalině byly zkoumány různé postupy imobilizace bakterií na skleněném substrátu pomocí Poly-L-lysinu a Poly(ethyleniminu). Jako nejvhodnější fixace byla zvolena metoda s využitím Poly-L-lysinu. Pro měření v QITM módu v kapalném prostředí byly voleny hroty MLCT – A nebo SNL – B s konstantou tuhosti okolo 0,1 N/m. Nakonec byl proveden pokus o zisk informací o adhezi a Youngově modulu vysušených i živých bakterií s ohledem na předpokládané ovlivnění mechanických vlastností buněk s rozdílným obsahem polyhydroxybutyrátu u bakteriálních kmenů Cupriavidus necator H16 a Cupriavidus necator PHB-4.
|
|
|
Optické měření elektromechanických projevů srdečních buněk
Čmiel, Vratislav ; Križanová,, Olga (oponent) ; Babula, Petr (oponent) ; Provazník, Ivo (vedoucí práce)
Disertační práce se zabývá aplikací optických metod měření s využitím technik optické mikroskopie a fluorescenční mikroskopie při měření elektromechanických projevů izolovaných srdečních buněk a shluků diferencovaných kardiomyocytů. První navržená metoda využívá účelné kombinace fluorescenční mikroskopie s využitím rychlé fluorescenční kamery s vysokým rozlišením a mikroskopie atomárních sil pro současné měření vápníkových transientů a kontrakce shluků srdečních buněk. Získané signály prochází filtrací, zpracováním a analýzou. Výsledně získané funkční parametry kardiomyocytů získané analýzou signálů po aplikaci kofeinu jsou hodnoceny srovnáním s funkčními parametry získanými při kontrolním měření. Druhá navržená metoda je aplikována na shluky kardiomyocytů za účelem měření jejich kontrakce. Signály získané optickou metodou jsou analyzovány a výsledky porovnány s referenčním signálem získaným měřením s pomocí mikroskopie atomárních sil. Pro spolehlivější a stabilnější měření kontrakce v experimentech zaměřených na současné měření s vápníkovými transienty u izolovaných kardiomyocytů byly navrženy a realizovány optické metody měření kontrakce založené na detekci konců s využitím úpravy mikroskopického obrazu přeostřením a s využitím fluorescenční metody měření.
|
|
|
Elipsometrie tenkých vrstev
Novotný, Zbyněk ; Navrátil, Karel (oponent) ; Nebojsa, Alois (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá studiem stárnutí tenkých vrstev Co a Cu na Si substrátu, připravených metodou IBAD. Proces stárnutí vrstev v závislosti na době vystavení vlivu atmosféry za pokojových podmínek je sledován spektroskopickou elipsometrií (VIS+UV) a mikroskopií atomárních sil. V případě tenkých vrstev Co byla pozorována inkubační doba trvající přibližně čtyři dny, během které dochází ke změnám v optických parametrech vrstvy bez měřitelných změn stavu topografie povrchu. Bezkontaktní mikroskopií atomárních sil byl pozorován růst přechodové vrstvy v ostrůvkovitém režimu. V průběhu stárnutí tenkých vrstev Cu byla pozorována dvě stádia růstu přechodové vrstvy - nukleační a růstové. Oba časové úseky růstu přechodové vrstvy vykazují přímou logaritmickou závislost. Bezkontaktní mikroskopií atomárních sil byl pozorován růst přechodové vrstvy. Časovým měřením pomocí mikroskopie atomárních sil v bezkontaktním režimu byl zdokumentován průběh tvorby jedné monovrstvy přechodové vrstvy. Součástí diplomové práce byla také série experimentů prováděných ve vysokovakuové aparatuře, při kterých byla studována fázová transformace tenkých vrstev Fe (22 monovrstev) na Cu(100) stabilizovaných absorpcí CO. Transformace z fcc fáze na bcc fázi byla indukovaná Ar+ iontovým svazkem s energií iontů v rozsahu (0,5-4) keV. Průběh transformace Fe vrstvy byl sledován povrchovým magneto-optickým Kerrovým jevem, spektroskopií Augerových elektronů a difrakcí pomalých elektronů.
|
|
|
Application of Scanning Probe Microscopy for the Study of Ultrathin Films and Nanostructures
Neuman, Jan ; Rezek, Bohuslav (oponent) ; Mašláň, Miroslav (oponent) ; Šikola, Tomáš (vedoucí práce)
The doctoral thesis is focused on the study of ultrathin layers and the utilization of atomic force microscopy (AFM) for their characterization. Morphological changes of ultrathin layer of gold on silica substrates at elevated temperatures were experimentally investigated. It was found that surface modification influences the formation of the voids in the gold layer. By the controlled dewetting of gold layer is possible to influence the formation of gold islands at elevated temperatures. Precise surface modification by electron beam lithography enabled preparation of ordered arrays of gold islands with the uniform size in range of 50 – 400 nm. It is also shown, that the increase of annealing temperature to 1000 °C induces embedding of the gold islands into the substrate. This phenomenon is probably caused by the silica transfer from the area bellow the islands to the rim. AFM methods are suitable for characterization of above mentioned nanostructures. The AFM working under the ultra-high vacuum conditions was developed at the Institute of Physical Engineering. Piezoelectric actuators are utilized for the sample approach and adjustment of the mirror used in optical detection system. The optimization was achieved by the systematic study of the driving pulse parameters. High stability and operating speed was achieved by the experimental measurements of the actuator response to the pulse shape and repetition frequency.
|
host ::
RSS.