Master's Thesis

Self-assembled molecular layers on epitaxial graphene

Final Thesis 6.91 MB

Author of thesis: Ing. Štěpán Kovařík

Acad. year: 2017/2018

Supervisor: prof. Ing. Jan Čechal, Ph.D.

Reviewer: Mgr. Martin Švec, Ph.D.

Abstract:

Molecular self-assembly is a spontaneous process of structure formation driven by intermolecular and substrate-molecule interactions. Understanding the principle of the involved processes is a key for the preparation of functional nanostructures with atomic precision. The thesis is focused on the preparation and study of the self-assembled molecular structures of 4,4’-biphenyl dicarboxylic acid on the graphene covered Ir(111) substrate. Scanning tunneling microscopy and low energy electron microscopy are employed to study molecular structure on various scales ranging from sub-nanometer to millimeter. The thesis describes a resulting molecular structure that is stable at room temperature. The assembly exhibits a binding motif determined by the interaction of two carboxyl groups.

Keywords:

Molecular self-assembly, graphene, iridium, dicarboxylic acid, STM, LEEM, XPS.

Date of defence

18.06.2018

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Na str. 28 uvádíte mřížkový parametr Ir z roku 1933. Tehdy byla jiná definice jednotky Angstroem. Hovořil jste o XPS měření emisní čáry kyslíku. Co jste vlastně detekoval?

Language of thesis

English

Faculty

Fakulta strojního inženýrství

Department

Institute of Physical Engineering

Study programme

Applied Sciences in Engineering (M2A-P)

Field of study

Physical Engineering and Nanotechnology (M-FIN)

Composition of Committee

prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc. (předseda)
prof. RNDr. Miroslav Liška, DrSc. (místopředseda)
prof. RNDr. Bohumila Lencová, CSc. (člen)
prof. RNDr. Jiří Komrska, CSc. (člen)
prof. RNDr. Petr Dub, CSc. (člen)
prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Jiří Spousta, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Eduard Schmidt, CSc. (člen)
prof. RNDr. Pavel Zemánek, Ph.D. (člen)
RNDr. Antonín Fejfar, CSc. (člen)
doc. Ing. Radek Kalousek, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
prof. Ing. Jan Čechal, Ph.D.

Diplomová práce Štěpána Kovaříka se věnuje přípravě supramolekulárních nanostruktur na povrchu grafenu připraveného na Ir(111). Příprava substrátu, grafenu a molekulárních struktur byla provedena  v podmínkách velmi vysokého vakua; výsledná morfologie, struktura a chemické složení bylo analyzováno in-situ pomocí nízkoenergiové elektronové mikroskopie, rastrovací tunelové mikroskopie a rentgenové fotoelektronové spektroskopie. Diplomant zvládl celou tuto škálu náročných experimentálních technik nejen na technicko-analytické úrovni, ale také na úrovni interpretace měřených dat. K diplomové práci přistupoval s velkým nadšením a nasazením a dosáhl vynikajících výsledků. Diplomová práce je psána velmi stručně, kdy autor uvádí pouze úspěšné experimenty a víceméně pomíjí trnitou cestu k jejich dosažení. Výsledky jeho práce budou jednak využity pro navazující experimenty a také se stanou součástí připravované publikace.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Mgr. Martin Švec, Ph.D.

Tato diplomová práce se zabývá tematikou, která je v současné době předmětem zájmu základního výzkumu. Jakékoliv nové znalosti o 2D organokovových systémech jsou nyní velmi žádané a tak pokládám tuto práci za úspěšně položený základní kámen k pokračování výzkumu, který snad jednoho dne  bude publikován v podobě vědeckého článku. Všechny tři požadavky práce byly splněny, od syntézy grafenu na povrchu Iridia přes depozici molekul až po tvorbu organokovového systému. V prácí popsané poznatky otvírají celou řadu dalších otázek. Na jejich zodpovězení bude nejspíše nezbytné provést další měření, především STM.
Diplomová práce je velice logicky rozčleněna a respektuje řád daný experimentálním postupem. Vysvětlení jsou snadno pochopitelná, diskuze se drží pouze jasných interpretací dat, nepouští se do zbytečných hypotéz. Množství citací odpovídá stavu tematiky a svědčí o pečlivé práci s dostupnými zdroji. Grafická forma je perfektní, oceňuji že autor upřednostnil sázecí program LaTEX před MS Word. Autor se rozhodl sepsat práci v angličtině, což je rozumné vzhledem ke krizi české vědecké nomenklatury. Úroveň angličtiny je zcela adekvátní, ačkoliv je zde prostor pro zlepšení především v gramatice a vyvarování se chybného užití slov na základě podobnosti (mohu na požádání uvést příklady), nakonec bude to jednou potřebné pro účely publikace.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Topics for thesis defence:
  1. 1) Jaké experimentální postupy budete testovat pro dosažení uspořádaných 2D vrstev BDA-Fe na grafenu?
  2. 2) Co je to tzv. spin-liquid a jak by mohl být realizován pomocí MOF?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová