Master's Thesis

Perovskite nanoparticles for optical applications

Final Thesis 3 MB

Author of thesis: Bc. Vojtěch Rottenberg

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Matouš Kratochvíl, Ph.D.

Reviewer: prof. Mgr. Martin Vala, Ph.D.

Abstract:

This work focused on the preparation and characterization of cesium-lead perovskites and their lead-free counterparts containing heterovalent substituents from the 15. group of the periodic table. Samples of CsPbBr₃, CsPbI₃, Cs₃Sb₂I₉, Cs₃Sb₂Br₉, and Cs₃Bi₂Br₉ were prepared with mixed success. The maximum determined quantum yield of the prepared samples reached a value of (27,61 ± 0,06) %. The synthesis utilized the hot injection method, ligand-assisted reprecipitation, and even the newly introduced cold-injection method. The prepared samples were characterized in colloidal form using a spectrofluorometer and an integrating sphere, and selected samples were further characterized using scanning electron microscopy.

Keywords:

cesium-lead perovskites, lead-free perovskite, cold-injection, nanocrystals

Date of defence

25.05.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaCznamka

Grading

C

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 dobrý výtah výsledků své diplomové práce, v odpovědích na dotazy oponentské i členů komise nebo v reakcích na připomínky k diplomové práci projevoval menší neznalosti. V diskusi tak student prokázal dobrou schopnost orientace v teoretických i praktických základech problematiky diplomové práce. Komise, s uvážením hodnocení v posudku a vyjádření vedoucí/ho, zhodnotila jeho diplomovou práci celkově jako dobrou. Vala: Jak se stanovovaly odchylky kvantového výtěžku?

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Chemistry and Chemical Technologies (NPCP_CHCHTE)

Composition of Committee

doc. Ing. Zdenka Kozáková, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Miloslav Pekař, CSc. (předseda)
doc. Ing. Viera Jančovičová, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Michal Veselý, CSc. (místopředseda)
prof. Ing. Marián Lehocký, Ph.D. (člen)
prof. Mgr. Martin Vala, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Matouš Kratochvíl, Ph.D.

Vojtěch Rottenberg se ve své diplomové práci zabýval syntézou a studiem luminiscentních perovskitových nanočástic. Naplnil všechny cíle, kterými bylo seznámit se a použít různé metody syntézy a cílit na přípravu bezolovnatých nanočástic. Student velmi dobře navázal na předchozí znalost charakterizačních metod a osvojil si přípravu nanočástic. Provedená literární rešerše je velice rozsáhlá, jak dokládá vysoký počet (90) citovaných zdrojů.
V práci studenta lze vyzdvihnout mimo jiné jeho flexibilitu, s níž se postavil k nejžhavějším trendům ve výzkumném oboru, když do práce zahrnul také metodu syntézy publikovanou teprve v únoru tohoto roku.
Po formální stránce práce obsahuje všechny náležitosti a naplňuje zadané cíle. Výsledky jsou prezentovány na dobré formální úrovni. Student ukazuje schopnost kritického zhodnocení dosažených výsledků a jejich diskuse, jak je očekáváno od absolventa navazujícího studia.
Celkově práci pana Rottenberga doporučuji k obhajobě s hodnocením „Velim dobře (B)“.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků zadání A
Studium literatury a její zpracování A
Využití poznatků z literatury B
Kvalita zpracování výsledků A
Interpretace výsledků, jejich diskuse B
Závěry práce a jejich formulace B
Využívání konzultací při řešení práce B
Celkový přístup k řešení úkolů B

Grade proposed by supervisor: B

Reviewer’s report
prof. Mgr. Martin Vala, Ph.D.

Diplomová práce se zabývá přípravou a charakterizací perovskitových nanočástic pro optické aplikace. Téma práce je aktuální a z hlediska současného výzkumu velmi relevantní.
Práce je členěna standardním způsobem na teoretickou a experimentální část. Teoretická část vhodně shrnuje základní poznatky o perovskitových materiálech, metodách přípravy nanočástic, jejich vlastnostech a možnostech náhrady olova v perovskitových strukturách. Součástí je také přehled vybraných aplikací těchto materiálů. Přesto lze v některých pasážích nalézt dílčí nekonzistence – například při popisu anorganických polovodičů, kde je na jednom místě diskutována struktura z pohledu molekul a jinde z pohledu atomů, což působí terminologicky nejednotně.
Určitou výtku mám rovněž k úvodu práce. Ten je z velké části zaměřen na problematiku solárních článků a náhrady fosilních paliv, zatímco vlastní zadání i název práce směřují k optickým aplikacím perovskitových nanočástic. Tato dvě témata spolu sice souvisejí prostřednictvím studovaných materiálů, avšak z hlediska fyzikálních principů i aplikačního zaměření se jedná o odlišné oblasti. Úvod tak může na čtenáře působit poněkud matoucím dojmem.
Experimentální část je zpracována podrobně a je zřejmé, že autor provedl rozsáhlou experimentální činnost. Postupy syntéz i izolace připravených nanočástic jsou popsány v dostatečném detailu a navazující část věnovaná charakterizaci materiálů obsahuje velké množství experimentálních výsledků. Oceňuji zejména rozsah provedených experimentů a množství získaných dat.
Slabší stránkou práce je interpretace a diskuse výsledků. Ačkoliv autor v diskusi komentuje, proč některé syntézy či vlastnosti připravených materiálů neodpovídaly očekávání, není vždy dostatečně zřejmé, jak jednotlivé výsledky souvisejí s cíli zadání práce, zejména ve vztahu k výběru a studiu konkrétních materiálů. Diskuse výsledků tak místy působí více popisně než analyticky a mohla by být výrazněji zaměřena na kritické zhodnocení dosažených výsledků v kontextu zadání práce. Závěry práce jsou formulovány přehledně, avšak mohly by důrazněji shrnout hlavní přínosy práce a jasněji vymezit, které cíle byly úspěšně splněny a které naopak zůstaly pouze částečně naplněny.
Po jazykové a formální stránce práce obsahuje větší množství drobných gramatických a stylistických nedostatků, zejména v oblasti skloňování a formulací některých vět. V textu se opakovaně objevují chyby ve skloňování odkazů na obrázky, několik chybějících slov či předložek a další typografické nepřesnosti.
Předložená diplomová práce splňuje požadavky kladené na diplomovou práci a doporučuji ji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků zadání A
Logické členění práce B
Kvalita zpracování výsledků B
Interpretace výsledků, jejich diskuse C
Využití literatury a její citace A
Úroveň jazykového zpracování C
Formální úroveň práce – celkový dojem C
Závěry práce a jejich formulace B
Topics for thesis defence:
  1. V teoretické části uvádíte: „Z tohoto důvodu jsou si podobná luminiscenční spektra organických látek jak v pevné fázi, tak i v roztoku.“ S tímto tvrzením nelze obecně souhlasit. Vysvětlete, jak se mění spektra organických luminoforů při přechodu do pevné fáze.
  2. Upřesněte výběr studovaných perovskitů. Proč byly zvoleny právě tyto materiály? Jednalo se o reprodukci již publikovaných systémů, nebo o přípravu nových, dosud nepublikovaných materiálů? Bylo cílem zavést metodiku přípravy pomocí standardních látek, nebo připravit nové materiály?
  3. V závěru uvádíte, že u některých připravených nanomateriálů nebylo dosaženo kvantových výtěžků fluorescence odpovídajících publikovaným hodnotám. Čím si tento rozdíl vysvětlujete? Existuje nějaký společný faktor, který mohl výsledky ovlivnit?

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová