Bachelor's Thesis

Fabrication of well defined nanoporous structures with application in membrane sensing

Final Thesis 3.59 MB

Author of thesis: Ing. Kateřina Fabianová

Acad. year: 2015/2016

Supervisor: Ing. Jakub Sadílek

Reviewer: Ing. Zoltán Édes

Abstract:

Theme of this bachelor thesis is focused on preparation of the metal nanomenhir structures situated in highly oriented matrix of silicon nitride nanopores based plasmonic biosensor. Porous structures were prepared by reactive ion etching of silicon nitride film using electron beam lithography prepared temporary mask as a template. Deposition of metals was handled by evaporation and magnetron sputtering and results was compared. Finally, this work assumes reached results including successful approach of sensor preparation without contamination of surrounding surface by heavy metal ions.

Keywords:

Biosensor, LSPR, plasmonics, EBL, RIE, sputtering, evaporation, PECVD

Date of defence

23.06.2016

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Language of thesis

Czech

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. 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)
doc. Ing. Radek Kalousek, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Jakub Sadílek

Studentka Kateřina Fabianová vypracovala bakalářskou práci na téma „Příprava vysoce definovaných nanoporézních struktur s využitím v membránové biosensorice“.
V teoretické části práce se zaměřila na stručný popis biosensoru a principu fuknce v současnosti studovaných, či vyráběných systémů. V této části byla krátce zmíněna i funkcionalizace sensorických částí a kompletace komponent ve finální biosensor. Neboť práce byla zaměřena na možnost studia membránových procesů, studentka zvolila jako vhodnou oblast rozšíření obecně popsaných principů funkce biosensorů v teoretické části o specifické sensorické elementy založené na kovových nanokuželech, případně nanomenhirech ve kterých čerpala z nejnovějších zdrojů. Teoretická část práce byla završena zevrubným popisem principů metod přípravy struktur v experimentální části.  Studentka tedy získala ucelený přehled o současných postupech přípravy, použitých materiálech i nezbytných metodách pro experimentální část práce.
V experimentální části práce, studentka přehledně popisuje kroky přípravy budoucího biosensoru a správně vytyčuje oblasti hlubšího významu. Kroky výroby jsou popsány až na drobné nepřesnosti správně a srozumitelně a to i v případě opakování provedení jednoho kroku výroby různými technologiemi. Do detailů jsou popsány i důvody pro které bylo třeba některé kroky vynechat, nebo naopak zaměnit za jiné.
Studentka po celou dobu projevovala výrazný zájem o řešení náročných úkolů a rozšíření svých dosavadně poměrně nízkých praktických zkušeností. Svou experimentální činnost zahájila již na konci prvního ročníku bakalářského studia, což mělo později výrazný dopad na budoucí samostatnost při řešení úkolů spojených s bakalářskou prací. Závěry plynoucí z výsledků práce formulovala samostatně a dokázala je při konzultacích řádně obhájit. Vytknout je možné snad až přílišné lpění na vlastním názoru a představě řešení, která pak nemusí úplně korelovat s řešením nejefektivnějším a jistou menší míru schopnosti přijmout za řešení vysokou míru osobní odpovědnosti.
Při samotném řešení úkolu odvedla studentka výbornou práci a její bakalářskou práci rozhodně doporučuji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosažené vysledky a vyvozovat z nich závěry B
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

Reviewer’s report
Ing. Zoltán Édes

Bakalářská práce Kateřiny Fabiánové se zabývá tematikou výroby plazmonických biosenzorů založených na přesně definovaných porézních strukturách. Téma práce je aktuální a intenzivně studovanou oblasti výzkumu s velkým potenciálem pro praktické využití.
Práce je pěkně zpracována, je vidět, že studentka porozuměla problematice a prostudovala odbornou literaturu. Ovšem formální stránka citací je slabá a nejednotná. V experimentální části studentka prokázala zvládnutí řady náročných metod k přípravě vzorků včetně depozice nitridu křemíku, reaktivního iontového leptání pórů a vytváření masky pro leptání pomocí elektronové litografie. Ačkoliv všechny potřebné kroky k výrobě vzorků byly zvládnuty, z důvodů technologických problémů a časové tísně (jak zmínila autorka) se do termínu odevzdání bakalářské práce nepodařilo vyrobit funkční vzorek. Práci bych také vytkl příliš stručný úvod a používání zkratek bez jejich rozepsání. Srozumitelnější prezentaci by pomohlo sloučení 5. a 6. kapitoly a také detailnější popis obrázků z elektronového mikroskopu, případně grafické označení důležitých detailů v nich.
Ačkoliv nebyly splněny všechny původní cíle, nelze to brát jako zásadní nedostatek, jelikož dosažené výsledky přesahují rámec standardní bakalářské práce. Z práce je zřejmé, že studentka má přehled v řešené problematice a osvojila si mnoho obtížných experimentálních metod k výrobě a analýze vzorků. Z těchto důvodů předkládanou práci doporučuji k obhajobě s výslednou známkou B.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání C
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosaž. vysledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací C

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová