Doctoral Thesis

In-situ monitoring of nanostructures growth

Final Thesis 12.79 MB

Author of thesis: Ing. Kristýna Bukvišová, Ph.D.

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: prof. Ing. Miroslav Kolíbal, Ph.D.

Reviewers: doc. RNDr. Ing. Martin Kalbáč, Ph.D., Prof. Lucia Sorba

Abstract:

This doctoral thesis is devoted to real-time observations of growth of various low-dimensional materials in a scanning electron microscope (SEM): graphene, surface-guided zinc selenide nanowires and tin selenide nanoplatelets.

The first part of the thesis deals with graphene growth via chemical vapor deposition on liquid metal substrates (gold and copper) in SEM. We focus on the differences between graphene morphology and growth kinetics on solid and liquid catalysts, where we also use comparison with a theoretical model describing graphene coverage evolution. Direct observations of rapid oscillations of graphene flakes during their self-alignment on molten metal surfaces enable us to investigate the potential influence of electrostatic, van der Waals, and capillary interactions responsible for this phenomenon.

Next, we present two material systems examined using a custom-built SEM-compatible reactor for vapor-transport reactions. The first is the vapor-liquid-solid growth of gold-catalyzed surface-guided zinc selenide nanowires on nanogrooved sapphire. We study the influence of catalyst wetting and substrate cleanliness on nanowire morphology and alignment within the nanogrooves. Additionally, the synthesis of tin selenide platelets is explored, distinguishing between their lateral and vertical growth dynamics based on the contrast detected. Limitations of the experimental setup are identified and the requirements for the new reactor version are presented.

Keywords:

in-situ electron microscopy, real-time observation, vapor transport synthesis, graphene, surface-guided nanowires, catalysis

Date of defence

10.09.2025

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaPznamka

Process of defence

Disertační práce Ing. Bukvišové se věnuje pozorování růstu různých nízkorozměrných materiálů v reálném čase v rastrovacím elektronovém mikroskopu (SEM): grafenu, povrchově vedených nanodrátů selenidu zinečnatého a velmi tenkých krystalů selenidu cínatého. Práce se zabývá třemi odlišnými tématy, z nichž všechna jsou aktuální a mají vysoký vědecký význam. Práce Ing. Kristýny Bukvišové přispívá také k vývoji elektronových mikroskopů umožňujících in situ sledování dějů při vysokých teplotách. Tento pokrok má význam daleko přesahující oblast nízkorozměrných materiálů a zůstává vysoce aktuální. Cíle vymezené v disertaci byly splněny. Disertační práce dokládá, že Ing. Kristýna Bukvišová disponuje jak hlubokými odbornými znalostmi, tak výraznými schopnostmi řešit složité problémy. Práce zahrnuje vývoj přístrojového vybavení, sběr dat a jejich pokročilé zpracování. Výsledky byly publikovány v kvalitních časopisech, co dokazuje vysokou odbornost studentky. V průběhu obhajoby doktorandka prokázala výbornou orientaci ve zkoumané problematice. Na dotazy oponentů i členů komise odpověděla výborně.

Language of thesis

English

Faculty

Department

Study programme

Advanced Materials and Nanosciences (CEITEC-AMN-CZ-P)

Composition of Committee

prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Miroslav Bartošík, Ph.D. (místopředseda)
Prof. Lucia Sorba (člen)
doc. RNDr. Ing. Martin Kalbáč, Ph.D. (člen)
Ing. Ondřej Man, Ph.D. (člen)

viz posudek v pdf.
File inserted by supervisor Size
Posudek vedoucího práce [.pdf] 49,39 kB

viz posudek v pdf.
File inserted by the reviewer Size
Posudek oponenta [.pdf] 200,03 kB

Reviewer’s report
Prof. Lucia Sorba

viz posudek v pdf.
File inserted by the reviewer Size
Posudek oponenta [.pdf] 158,69 kB

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová