Kontrola nanostruktur pomocí nízkoteplotního plazmatu

• Název práce v češtině: Kontrola nanostruktur pomocí nízkoteplotního plazmatu
• Název v anglickém jazyce: Control of nanostructures using low-temperature plasma
• Klíčová slova: nanostruktury, nízkoteplotní plazma
• Klíčová slova anglicky: nanostructures, low-temperature plasma
• Akademický rok vypsání: 2023/2024
• Typ práce: disertační práce
• Ústav: Katedra makromolekulární fyziky (32-KMF)
• Vedoucí / školitel: Mgr. Jaroslav Kousal, Ph.D.

Zásady pro vypracování

Bude upřesněno, podrobnější informace: / Will be specified, more infomation:
[e-mail], [phone]

Seznam odborné literatury

Y. Huttel, Gas-Phase Synthesis of Nanoparticles, Wiley-VCH 2017
R.M. Sankaran, Plasma Processing of Nanomaterials, CRC Press, 2012
R. Hippler, H. Kersten, M. Schmidt, K.H. Schoenbach, Low Temperature Plasmas: Fundamentals, Technologies and Techniques, Wiley 2008
H. Biederman, Plasma Polymer Films, Imperial College Press 2004
Další informace / More information: [e-mail], [phone]

Předběžná náplň práce

Tvorba nanočástic a plošných nanostruktur fyzikálními i chemickými metodami je velmi dobře etablovaným oborem. Tyto nanostruktury mají významné aplikace např. v optice (SERS, filtry, metamateriály), chemii (katalýza), biologii (biomimetické, biokompatibilní, antibakteriální povrchy), elektronice (senzory), manipulaci s kapalinami (smáčivost, mikrofluidika) nebo energetice (akumulátory, fotovoltaika, ukládání vodíku). Jednou z výzev plošných „statistických“ metod tvorby nanostruktur je precizní kontrola jejich vlastností a stability. To lze řešit oddělením problému přípravy „základních“ nanostruktur a jejich následnou modifikací. Z procesního hlediska je optimální, pokud je modifikace prováděna obdobnou metodou jako samotná příprava.

Vhodnými kandidáty na modifikovatelné struktury jsou například vrstvy kovových a plazmově-polymerních nanočástic nebo samoorganizující se struktury z plazmově modifikovaných polymerů. Jako vhodné zdroje nanostruktur mohou být využity například plazmové zdroje nanočástic (GAS, gas aggregation source), plazmová polymerace z plynné fáze, magnetronové naprašování nebo plazmová tryska. Tyto nanostruktury, ať už přímo během depozice nebo v podobě porézních či multikomponentních vrstev na povrchu substrátu projdou modifikací v nízkoteplotním plazmatu. Bude využito jak nedepozičního, tak deponujícího plazmatu, a to nezávisle i současně s dalšími vlivy jako je teplota (struktura, skupenství...) substrátu nebo UV záření. Zvláštní pozornost bude věnována samotnému průběhu těchto modifikací (zejména změny morfologie a složení) a jejich stabilitě.

Téma předpokládá znalosti uchazeče na úrovni ukončeného magisterského studia v oboru fyzika nebo materiálová věda srovnatelným s oborem fyzika reálných povrchů nebo biofyzika a chemická fyzika.

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

Preparation of nanoparticles and planar nanostructures by physical and chemical methods is a well established field. These nanostructures have important applications in optics (SERS, filters, metamaterials), chemistry (catalysis). biology (biomimetic, biocompatible, antibacterial surfaces). electronics (sensors), manipulation with liquids (wettability, microfludics) or energy industry (accumulators, fotovoltaics, hydrogen storage). One of the challenges for planar "statistical" methods of production of nanostructures is a precise control of their properties and stability. This can be solved by separation of preparation of "base" nanostructures and their subsequent modification. From manufacturing process point of view is optimal to perform the modification step using a similar methods like the deposition itself.

A suitable candidate modifiable structures are e.g. film of metallic or plasma-polymer nanoparticles or self-organizing structures of plasma polymers. Various suitable sources of nanostructures can be used, e.g. plasma-based nanoparticle sources (GAS, gas aggregation source), gas-phase plasma polymerization, magnetron sputtering or plasma jets. These nanostructures (either directly during the depostion or in the form of porous or multicomponent film on the substrate) will undergo a modification in low-temperature plasma. Both non-depositing and depositing plasma will be used, both independently and in synergy with other process parameters like the substrate temperature (structure, state...) or the presence of UV radiation. Particular interest will be paid to the process of the modification itself (especially to the time development of morphology and composition of the nanostructures) and to the stability of the effects of modifications.

The topic is most suited for the applicant with finished master-degree study in the field of physics or material science similar to the study branch "physics of real surfaces" or "biophysics and chemical physics".