Testování nanomateriálů na bázi oxidů kovů pro povrchem zesílenou Ramanovu spektroskopii
| Název práce v češtině: | Testování nanomateriálů na bázi oxidů kovů pro povrchem zesílenou Ramanovu spektroskopii |
|---|---|
| Název v anglickém jazyce: | Testing of metal oxide-based nanomaterials for surface-enhanced Raman spectroscopy |
| Klíčová slova: | nanočástice|SERS|plynové agregační zdroje|oxidy kovů|biodetekce |
| Klíčová slova anglicky: | nanoparticles|SERS|gas aggregation sources|metal oxides|biodetection |
| Akademický rok vypsání: | 2023/2024 |
| Typ práce: | disertační práce |
| Jazyk práce: | |
| Ústav: | Fyzikální ústav UK (32-FUUK) |
| Vedoucí / školitel: | prof. RNDr. Marek Procházka, Ph.D. |
| Řešitel: | |
| Konzultanti: | doc. RNDr. Ondřej Kylián, Ph.D. |
| Zásady pro vypracování |
| 1. Seznámit se s přípravou nanomateriálů na bázi oxidů kovů.
2. Zvládnout obsluhu a měření na Ramanově mikrospektrometru. 3. Otestovat různé nanosubstráty na bázi oxidů kovů a podmínky pro měření SERS spekter vybraných molekul. 4. Stanovit detekční limity vybraných molekul. 5. Stanovit spektrální reprodukovatelnost různě připravených substrátů. |
| Seznam odborné literatury |
| M. Procházka, Surface-enhanced Raman spectroscopy, Bioanalytical, Biomolecular and Medical Applications, Springer, 2016.
Vybraný soubor původních prací. |
| Předběžná náplň práce |
| Spektroskopie Ramanova rozptylu je optická vibrační technika používaná k detekci, identifikaci a studiu biomolekul. Její nízkou citlivost lze vylepšit pomocí techniky povrchem zesíleného Ramanova rozptylu (surface-enhanced Raman scattering - SERS), kdy dochází k silnému zesílení Ramanova rozptylu studované molekuly navázané na vhodný nanostrukturní povrch. SERS-aktivní povrchy jsou nejčastěji na bázi plazmonických kovů (stříbro, zlato), ale v poslední době se objevují i aplikace na neplazmonických kovech a jejich oxidech.
Cílem této metodické práce bude otestovat různé povrchy na bázi oxidů kovů pro SERS detekci biologicky významných molekul s důrazem na citlivost a reprodukovatelnost, které jsou hlavní podmínkou analytických aplikací a biosenzingu. Testovanými povrchy budou různé nanomateriály na bázi oxidů kovů (například vanadu a niobia) popřípadě hybridních materiálů kov/oxid kovu, připravované metodami založenými na nerovnovážném plazmatu na Katedře makromolekulární fyziky MFF UK. Práce bude zaměřena na biologicky významné molekuly s přenosem náboje mezi molekulou a povrchem, který je nezbytný pro SERS zesílení. Předpokládané znalosti uchazeče na úrovni ukončeného magisterského studia v oboru biofyzika a chemická fyzika“. |
| Předběžná náplň práce v anglickém jazyce |
| Raman scattering spectroscopy is an optical vibration technique used to detect, identify and study biomolecules. Its low sensitivity can be improved by the surface-enhanced Raman scattering (SERS) technique, which strongly strengthens the Raman scattering of the studied molecule bound to a suitable nanostructured surface. SERS-active surfaces are most often based on plasmonic metals (silver, gold), but recently there have also been applications on non-plasmonic metals and their oxides.
The aim of this methodological work will be to test various surfaces based on metal oxides for SERS detection of biologically important molecules with emphasis on sensitivity and reproducibility, which are the main requirements for analytical applications and biosensing. The tested surfaces will be various nanomaterials based on metal oxides (e.g. vanadium and niobium) or metal/metal oxide hybrid materials, prepared by methods based on nonequilibrium plasma at the Department of Macromolecular Physics, MFF UK. The work will focus on biologically important molecules with charge transfer between the molecule and the surface, which is necessary for SERS enhancement. Prerequisites and co-requisites The candidate's knowledge at the level of a completed master's degree in biophysics and chemical physics. |