bakalářská práce

Příprava grafenového biosensoru s odezvou ve střední infračervené oblasti

Text práce 3.31 MB

Autor práce: Ing. Pavel Gallina

Ak. rok: 2015/2016

Vedoucí: Ing. Jakub Sadílek

Oponent: Ing. Miloš Hrabovský

Abstrakt:

Hlavním předmětem této bakalářské práce byla příprava a měření odezvy grafenových plazmonických biosenzorů vytvořených na rovných a zakřivených površích. Pro přípravu senzorů byl použit grafen vyrobený metodou chemické depozice z plynné fáze (CVD). Struktury byly tvořeny pomocí elektronové (EBL) a optické litografie, reaktivního iontového leptání  (RIE) a magnetronového naprašování. Výsledné senzory byly poté pozorovány v elektronovém (SEM) a optickém mikroskopu, topografie byla zjišťována mikroskopem atomárních sil (AFM) a měření bylo provedeno infračervenou spektroskopií s Fourierovou transformací (FTIR).

Klíčová slova:

grafen, biosenzor, CVD, EBL, RIE, magnetronové naprašování, SEM, AFM, FTIR

Termín obhajoby

23.06.2016

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znamkaAznamka

Klasifikace

A

Jazyk práce

čeština

Fakulta

Ústav

Studijní program

Aplikované vědy v inženýrství (B3A-P)

Studijní obor

Fyzikální inženýrství a nanotechnologie (B-FIN)

Složení komise

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)

Posudek vedoucího
Ing. Jakub Sadílek

Student Pavel Gallina vypracoval bakalářskou práci na téma „Příprava grafenového biosensoru s odezvou ve střední infračervené oblasti “.
V teoretické části práce se student zaměřil na stručný popis principů v současnosti studovaných biosensorů a jejich hlavních vlastností. Vzhledem k faktu, že práce byla zaměřena především na studium využití grafenu při přípravě biosensoru, tak student v této části krátce komentuje i výhodné vlastnosti grafenu v biosenorice. Student se dále zaměřuje především na literární rešerši aktuálního stavu výzkumu v oblasti biosensorů využívajícíh grafen jako detekčního nebo moderujícího elementu. V této části práce je nutno podotknout, že poskytované informace jsou úzce zaměřeny pouze na systém, který bude následně replikován v části experimentální a práce by si v dané oblasti zasloužila hlubšího rozšíření především pro možnost porovnání studovaného systému se systémy postavenými na jiných principech. Teoretická část práce je pak završena zevrubným popisem metod vhodných pro budoucí přípravu systému s plasmonickou odezvou ve střední infračervené oblasti (MIR).  Student tedy získal ucelený přehled o současných postupech přípravy, použitých materiálech i nezbytných metodách pro experimentální část práce.
V experimentální části práce je podrobně a přehledně rozebrán zvolený postup přípravy grafenového sensoru. V případě výrobní části jsou zvoleny inovativní postupy na kterých se student aktivně podílel nejen ve formě jejich finální realizace, ale i v případě jejich návrhu. Výsledky pak student zvládl okomentovat, vhodně obhájit i přicházet s návrhy budoucích změn a úprav vedoucích k lepšímu finálnímu výsledku. Při konzultacích student aktivně obhajoval vlastní rozhodnutí a zvládal dobře diskutovat i návrhy ostatních kolegů.
Odvedená práce přináší řadu inovativních přístupů, které bude možno snadno aplikovat v budoucím  výzkumu.
Naopak by se však studentovi mohl vytknout zpočátku poněkud laxní přístup vedoucí k jistému zpoždění průběhu práce, mající za následek velké zatížení studenta i kolektivu laboratoře v závěrečné části práce.
Práci celkově hodnotím stupněm výborně a doporučuji k obhajobě.
Kritérium hodnocení Známka
Splnění požadavků a cílů zadání B
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
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 C

Známka navržená vedoucím: A

Posudek oponenta
Ing. Miloš Hrabovský

Přínos této bakalářské práce je využití některých doposud námi nedoladěných a neprozkoumaných technologií výroby a přípravy vzorku. Je evidentní, že student problematice přípravy vzorků za pomocí elektronové litografie rozumí, přičemž za hlavní přínos práce považuji využití polymerního laku jako strukturovaného podkladu pro depozici dielektrické vrstvy, což mělo za následek vznik vlnitého povrchu vzorku.
Práce má i své negativa, nejvíce rušivým při čtení práce byla nekonsistentní úroveň a hloubka  rozebíraní některých témat. Určitá témata jsou rozebíraná do hloubky úrovně konstrukčních bakalářských práci (např. Konstrukce SEM, AFM a FTIR)  a některé témata jsou opsaná jenom velice obšírně a nezodpovídají aplikované fyzice (např. Metody charakterizace za pomoci SEM a AFM).
V bakalářské práci je navíc evidentní změna stylu psaní určitých odstavců napovídající o vysoké míře zásahu a oprav od třetích osob.
Chybí také hlubší porovnání výsledku z SEM, AFM a FTIR měření a závěr dost silné připomíná shrnutí výsledku, práce by si zasloužila při nejmenším propracovanější  závěr.
Kritérium hodnocení Známka
Splnění požadavků a cílů zadání B
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosaž. vysledky a vyvozovat z nich závěry C
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací B
Otázky k obhajobě:
  1. Popište interakce světla s grafenovou vrstvou a původ D, G a 2D píku v Ramanovem spektru grafenu.
  2. Vysvětlete fyzikální princip metody EBSD a zkuste předvídat výsledky těchto typů měření na vašich vzorcích.
  3. Vysvětlete a popište predpokládaný vznik plasmonové rezonance grafen na vašem vzorku v IR spektru.

Známka navržená oponentem: B

Odpovědnost: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová