Master's Thesis

Optical Tweezers as an Effective Tool for the Study of Colloidal Systems: Development and Optimization of the Methodology

Final Thesis 3.44 MB

Author of thesis: Ing. Jiří Kopecký

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Jiří Smilek, Ph.D.

Reviewer: prof. Ing. Miloslav Pekař, CSc.

Abstract:

Date of defence

21.05.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Obhajoba diplomové práce proběhla podle následujícího schématu: prezentace studenta-vyjádření vedoucí/ho-oponentský posudek-reakce na posudek-diskuse s komisí. Student přednesl výborný výtah výsledků své práce, řádně zodpověděl všechny dotazy oponentské i členů komise, pohotově reagoval na připomínky. V diskusi tak student prokázal výbornou schopnost orientace v teoretických i praktických základech problematiky práce. Komise zhodnotila jeho práci celkově jako výbornou. Obruča: Jak dlouho trvá jedna analýza? Kozáková: Jaká je velikost PS kuliček? Ješinová: Čím je ovládaný posuv stolku? Dzik: Jakým způsobem se dávkuje vzorek na sklíčko?

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Chemistry for Medical Application (NPCP_CHMA)

Specialization

Processes and Materials of Medical Applications (BF)

Composition of Committee

doc. PharmDr. Ing. Radka Ješinová, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Zdenka Kozáková, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Stanislav Obruča, Ph.D. (místopředseda)
prof. Ing. Miloslav Pekař, CSc. (předseda)
doc. Ing. Petr Dzik, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Jiří Smilek, Ph.D.

Jiří Kopecký se ve své diplomové práci zaměřil na vývoj a následnou optimalizaci optické pinzety jako účinné a perspektivní mikroreologické techniky vhodné pro charakterizaci koloidních systémů. Je nutné zdůraznit, že se na pracovišti studenta jednalo o zcela novou techniku, a před Jiřím Kopeckým tak stál nelehký úkol.

Diplomant se s tímto úkolem vypořádal výborně. V rámci své závěrečné práce se mu podařilo techniku optické pinzety optimalizovat do vysokého stupně připravenosti. Současně úspěšně ověřil její použitelnost a robustnost na vybraném koloidním systému.

Oceňuji především nadšení a nasazení, s jakým Jiří ke zpracování diplomové práce přistupoval. Retrospektivně je velmi zajímavé sledovat jeho odborný růst od bakalářské práce až po současnou diplomovou práci. Jiří během svého studia udělal výrazný odborný pokrok. Věřím, že jeho vědecko-výzkumná činnost v oblasti charakterizace koloidních systémů na mikroúrovni bude pokračovat i v rámci doktorského studia.

Další velmi podstatnou součástí diplomové práce je vedle již zmíněné optimalizace také automatizace celé metodiky. Jiří vytvořil sofistikovaný software, který významně přispívá k efektivnějšímu vyhodnocování a zpracování rozsáhlého souboru experimentálních dat a činí celý post-processing uživatelsky přívětivějším.

V neposlední řadě je třeba zmínit, že Jiří v průběhu studia absolvoval zahraniční stáž, jejímž hlavním cílem bylo získání základních znalostí a praktických zkušeností v oblasti mikroreologických technik, zejména optické pinzety, které následně úspěšně přenesl na své domovské pracoviště. Tyto zkušenosti se výrazně odrážejí v kvalitě předložené diplomové práce.

Jiří prokázal schopnost samostatné vědecko-výzkumné činnosti v multidisciplinárním oboru přesahujícím rámec chemie. Prokázal výbornou práci s odbornou literaturou, což dokládá vysoká úroveň zpracování současného stavu problematiky, stejně jako schopnost kritického myšlení při interpretaci experimentálních dat.

Diplomovou práci Jiřího Kopeckého hodnotím stupněm „A – výborně“ a doporučuji ji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of the Assignment Requirements A
Study and Processing of the Literature A
Use of Knowledge Gained from the Literature A
Quality of the Results A
Interpretation and Discussion of the Results A
Conclusions and Their Formulation A
Use of Consultations during the Preparation of the Thesis A
Overall Approach to the Assigned Tasks A

Grade proposed by supervisor: A

Diplomová práce Jiřího Kopeckého vyvíjí mikroreologickou aplikaci optické pinzety. Pro mateřské pracoviště je to nová technika, kterou hodlá rozšířit své portfolio reologických technik, navíc metodika v domácích podmínkách ojedinělá. Hned zde napíšu, že diplomant se zadaného úkolu zhostil způsobem ojedinělým.
Rozsah práce je zcela adekvátní, struktura spíše osobitá než tradiční, ale logická. Část 4 (optimalizace) je už vlastně popisem úvodní fáze diplomantovy činnosti. Do experimentální části pak zařadil výsledky získané až po oné optimalizaci. Teoretická část je fundovaná a vlastně už zčásti pojednává o současném stavu poznání, neboť předmětná technika je vcelku nová i ve světovém měřítku.
Formální úprava se při odevzdávání pouze elektronické verze hodnotí obtížně. Měl jsem k dispozic pracovní výtisk, který se jevil slušně. Zmínil bych snad jen nevhodné odsazování řádku pokračujícího za rovnici. Práce je psána anglicky, jazykově si hodnotit netroufám, pouze konstatuji, že jsem textu rozuměl.
Práce podrobně popisuje autorův postup při zavádění a rozvoji zmíněné techniky, uvádí její úskalí, možnosti i omezení, včetně toho, jak se s nimi vypořádával při sestavování vlastního programového vybavení, které nejen podrobně ovládá optickou pinzetu, ale i důkladně sbírá data a vyhodnocuje proces měření. Autorova cesta i jeho přemýšlení jsou doplňovány přehlednými tabulkami, které usnadňují orientaci v dosti náročném textu. Z celé práce je zřejmé, že diplomant nejen pochopil principy optické pinzety a jejího mikroreologického využití, ale i podstatu konkrétní fyzické aplikace této techniky spolu s patřičným počítačovým propojením. Vlastně tak demonstroval schopnost navrhnout a realizovat technologii, byť v malém měřítku. Vyzdvihl bych jeho návrh odlišit přístup přes Brownův pohyb a přes tažení částice optickou pinzetou. Jako celek vidím práci výjimečnou, zejména po stránce autorovy vlastní invence. Ta, myslím, výrazně překročila původní zadání.
Diplomant se tak obdivuhodným způsobem vypořádal se zavedením nové techniky na mateřském pracovišti. Přístrojovou realizaci doplnil o unikátní a všestranné počítačové ovládání. Předmětná technika je tak více než připravena na využití mateřským pracovištěm, s poctivým uvedením omezení a kritických bodů.
Diplomant rozhodně prokázal schopnost samostatné tvůrčí práce v oblasti chemie, a to i doslovně fyzicky či programově (softwarově). Doporučuji diplomovou práci k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of the Assignment Requirements A
Logical Structure of the Thesis A
Quality of the Results A
Interpretation and Discussion of the Results A
Use of Literature and Citations A
Language Quality A
Overall Formal Quality of the Thesis A
Conclusions and Their Formulation A
Topics for thesis defence:
  1. Docházelo k „vypadávání“ částice z pinzety?
  2. Je nějakým problémem případný svislý pohyb, tok částic?
  3. Kolik různých částic je potřeba proměřit, aby se získal hodnověrný obrázek o reologickém chování zkoumaného materiálu?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová