Bachelor's Thesis

Preparation and application of metal and semiconductor nanostructures

Final Thesis 4.37 MB

Author of thesis: Ing. Jakub Hrubý, Ph.D.

Acad. year: 2014/2015

Supervisor: RNDr. Michaela Šimšíková, Ph.D.

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

Abstract:

This bachelor's thesis deals with theoretical background concerning basics of preparation, characterization, and possible applications of nanostructures. Experimental part provides guidance through synthesis and characterization of nanostructures. Noble metal nanoparticles are represented by gold and silver. In addition, zinc oxide II-VI semiconductor and copper oxide -- zinc oxide composite were synthesized by the bottom up method as well. Various shapes of particles were achieved such as spheres, rods, cobblestones, and so called nanoflowers. Prepared nanoparticles were then characterized. Optical microscopy was performed for approximate estimation of morphology. Scanning electron microscopy was used for detailed insight into a structure of samples. Other characterization methods involve photoluminiscence and absorbance which were applied in CuO/ZnO composite characterization.

Keywords:

bottom-up preparation method, nucleation and growth, hydrothermal synthesis, colloidal solutions, metallic nanoparticles, metal oxide nanoparticles, characterization, possible applications

Date of defence

25.06.2015

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaCznamka

Grading

C

Language of thesis

English

Faculty

Department

Study programme

Applied Sciences in Engineering (B3901-3)

Field of study

Physical Engineering and Nanotechnology (B-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. Ing. Ivan Křupka, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Pavel Zemánek, Ph.D. (člen)
RNDr. Antonín Fejfar, CSc. (člen)

Práca v rozsahu 52 strán má zodpovedajúce členenie, kapitoly na seba logicky nadväzujú. Bakalárska práca je rozdelená do dvoch základných častí - teoretická a experimentálna časť. V prvej časti práce sa bakalár zameriava na popis kovových a polovodičových nanočastíc, ich prípravu a možné aplikácie, predovšetkým v bio-vedách. V neposlednom rade študent popisuje aj vybrané techniky využívané k charakterizácii materiálov v nanometrovom rozsahu.

    Experimentálna časť práce je venovaná príprave kovových (zlatých a strieborných) a polovodičových nanoštruktúr (oxidu zinočnatého a zmesi oxidov medi a zinku) pomocou chemickej redukčnej a precipitačnej metódy. Autor sa následne venoval štúdiu vplyvu koncentrácie jednotlivých reaktantov na veľkosť, tvar a z toho vyplývajúce optické vlastnosti nanočastíc.
    Riešenie uvedenej problematiky si vyžadovalo aplikovanie metodík, ako UV-vis a fluorescenčná spektroskopia, optická mikroskopia a SEM, ktoré bakalár zvládol, či už samostatne alebo v spolupráci. Príprava a následná charakterizácia častíc predstavuje značnú časť výsledkov, pričom ide o dôsledne vykonanú štúdiu s adekvátnym využitím všetkých potrebných metód.

    Autor preukázal primeranú orientáciu v relevantných zdrojoch literatúry. Úroveň práce s literatúrou i terminologicko-pojmový aparát sú na dobrej úrovni. Príslušné práce sú citované korektne.

Celkové hodnotenie práce:
Predložená bakalárska práca odpovedá zadaniu - obsahovou stránkou aj rozsahom, ťažiskové aj parciálne ciele boli splnené. Autor preukázal primeranú orientáciu vo zvolenej problematike a spracoval bakalársku prácu na dobrej úrovni, pričom rozsah použitej literatúry a iných informačných zdrojov svedčí o autorovom záujme o tému bakalárskej práce. Autor pracoval s literatúrou samostatne a preukázal, že sa dokáže orientovať v odbornom texte. Práca je písaná zrozumiteľne, je formálne úhľadná a vhodne doplnená prílohami. 
Zvolená téma a spracovanie danej práce dáva predpoklady na ďalšie možnosti výskumu v tejto oblasti.

Hodnotenie:
Prácu doporučujem k obhajobe, pred obhajobou navrhujem jej hodnotenie známkou A-výborne.
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 vysledky 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 B

Grade proposed by supervisor: A

Bakalářská práce Jakuba Hrubého je rozčleněna na dvě části, teoretickou a experimentální. Práce je napsána v angličtině, což je chvályhodné, ovšem prospěla by jí korekce někým v angličtině pokročilým. Příliš složité, zamotané věty a používání nezvyklých výrazů často brání porozumění textu. Po formální stránce je práci třeba vytknout několik věcí. Text odkazuje pouze na 6 z celkového počtu 24 obrázků, navíc popisky jsou příliš stručné a tak vzniká otázka, zda jsou obrázky v práci opravdu potřeba (např. Obr. 2.4 a další zejména v teor. části). U přejatých obrázků je rovněž potřeba kontrolovat jejich správnost (Obr. 2.2). Práce s citacemi je po formální stránce trestuhodná, reference nejsou konzistentní a někde vyloženě nevhodně zvolené ([5], odkaz na Feynmannovu přednášku). Za zvláštní považuji fakt, že plná třetina jich odkazuje na internetové zdroje.
Mezi teoretickou a experimentální částí je značný nepoměr – zatímco teoretická část má 19 stran, experimentální pouze 10. Zkrácení teoretické části by bylo jednoduché – po smazání neodkazovaných obrázků a popisu dějů, které nejsou pro experimentální část relevantní (např. významné zkrácení popisu exp. technik, kap. 2.2, 2.3 atd.) by zbylo jen pár stran textu. Minimalizovala by se přítomnost chyb, kterých je v práci poměrně hojné množství (např. rov. 2.4 a další). Autor se mohl více věnovat experimentální části, která je příliš stručná a prospěla by jí rozhodně tabulka s parametry jednotlivých syntéz. Mrzí mě, že autor zcela rezignoval na vyvozování závěrů a celá experimentální část je tak v podstatě seznamem receptů a obrázků výsledných produktů. Přes uvedené výhrady práci doporučuji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání B
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod C
Vlastní přínos a originalita C
Schopnost interpretovat dosaž. vysledky a vyvozovat z nich závěry E
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti E
Grafická, stylistická úprava a pravopis C
Práce s literaturou včetně citací D
Topics for thesis defence:
  1. Nerozumím schématu na obrázku 2.5. Mohl byste ho vysvětlit?
  2. Popis klasické nukleační teorie je poněkud vágní a často neúplný. Mohl byste vysvětlit rovnici 2.6 (co je to f(theta) a jak funkce vypadá v nějakém konkrétním případě)?

Grade proposed by reviewer: C

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová