Studium optických nelinearit v polovodičích a polovodičových nanostrukturách

Tato disertační práce se zabývá studiem nelineárně-optických jevů a ultrarychlé dynamiky excitovaných nosičů náboje v monokrystalickém diamantu, v nanokrystalech diamantu a křemíku. Hlavní část práce je věnována vytvoření uceleného pohledu na dynamiku vysokých hustot excitovaných nosičů v objemovém diamantu (přechod od excitonů a volných nosičů k elektron-děrové kapalině či plazmatu). Pomocí různých metod časově rozlišené laserové spektroskopie je zkoumána pikosekundová dynamika kondenzace elektron-děrové kapaliny v tomto materiálu a experimentálně demonstrována možnost jejího vypaření femtosekundovými pulzy. Navrhujeme zde také dvě nové optické metody pro studium doby života, difúze a rychlosti povrchové rekombinace excitonů v diamantu. Výsledky naměřené těmito metodami jsou teoreticky popsány pomocí difúzní rovnice a porovnány s měřením difrakce na přechodné mřížce. Dále se v práci zabýváme měřením dvou- a třífotonové absorpce a nelineárního indexu lomu diamantu. V nanokrystalickém diamantu je experimentálně studován a podrobně diskutován fyzikální původ generace druhé a třetí harmonické frekvence. V supermřížkách tvořených křemíkovými nanokrystaly v SiO2 jsou studovány nelineární jevy v přechodné absorpci a difúze nosičů metodou přechodné mřížky.This Ph.D. thesis is focused on the study of optical nonlinearities and dynamics of excited charge carriers in monocrystalline diamond, nanocrystalline diamond and silicon. The dynamics of high density carriers in bulk diamond is investigated in detail (the transition from excitons and free carriers to electron-hole liquid or plasma). We study the picosecond dynamics of electron-hole liquid condensation using several techniques of time-resolved optical spectroscopy and demonstrate its evaporation by femtosecond laser pulses. We also propose two new optical techniques for measurement of lifetime, diffusion coefficient and surface recombination velocity of excitons in diamond. The results obtained by these techniques are described theoretically using diffusion equation and compared with the results obtained by the transient grating diffraction measurement. Further we study two- and three- photon absorption and nonlinear refractive index in diamond. In nanocrystalline diamond we study the second and third harmonic generation and its physical origin. In superlattices of silicon nanocrystals in SiO2 matrix we investigate the nonlinear transient absorption dynamics and carrier diffusion.Department of Chemical Physics and OpticsKatedra chemické fyziky a optikyFaculty of Mathematics and PhysicsMatematicko-fyzikální fakult

Methods for the extraction of selected toxins from solid matrices and their subsequent determination by HPLC/MS

Diplomov prce se vÄnuje aktuln­mu t©matu analzy toxin a jejich extrakci z hlinitop­sÄit© pdy. Konkr©tnÄ se zabv saxitoxinem, a trichothecenovmi mykotoxiny deoxynivalenolem, HT-2 a T-2 toxinem. V teoretick© Ästi popisuje vskyt, toxick© vlastnosti a psoben­ tÄchto ltek na iv organismus. V dal­ch kapitolch jsou uvedeny publikovan© extrakÄn­ postupy pro jednotliv© toxiny a analytick© metody pou­van© k jejich kvantitativn­mu stanoven­. V experimentln­ Ästi byl jako nejlep­ navren optimalizovan postup p­pravy vzorku, zaloen na extrakci toxin z pdy smÄs­ 1mM HCOONH4 v 84% acetonitrilu. Simultnn­ stanoven­ toxin prob­halo na kapalinov©m chromatografu za pouit­ CN kolony (3,0 x 150 mm, 3 Îm, 100 ) pi vyuit­ gradientov© eluce. K detekci byl pouit hmotnostn­ spektrometr s vyh­vanm elektrosprejem jako iontovm zdrojem a linern­ iontovou past­ jako analyztorem. Navren extrakÄn­ metoda dosahovala vtÄnosti pes 80 % pro trichothecenov© mykotoxiny a 51 % pro saxitoxin.This diploma thesis is focused on the analysis of toxins and their extraction from sandyloamy soil. Particularly, saxitoxin and trichothecene mycotoxins deoxynivalenol, HT-2 and T-2 toxins are in the centre of interest of this work. Their occurrence, toxic properties and influence on living organisms are described in theoretical part of this thesis. In next chapters, currently published extraction methods for individual toxins and analytical approaches for their quantitative evaluation are summarized. In experimental part of this thesis, optimized process of sample pretreatment based on extraction of toxins from soil using 1mM HCOONH4 in 84% acetonitrile was proposed as the best option. Simultaneous determination of toxins was performed by liquid chromatography on a CN column (3.0 x 150 mm, 3 Îm, 100 ) in gradient elution mode. Mass spectrometer with electrospray as ion source and linear ion trap as analyzer was used as detector. Recovery of designed method was over 80% for trichothecene mycotoxins and 51% for saxitoxin.

Integrirani mjeriteljski sustav u Laboratoriju za termoizolacijska svojstva odjeće

U sklopu istraživačkog projekta IP-2018-01-6363 Razvoj i toplinska svojstava inteligentne odjeće (ThermIC) financiranog od Hrvatske zaklade za znanost, u Zavodu za odjevnu tehnologiju Tekstilno-tehnološkog fakulteta uspostavljen je Laboratorij za termoizolacijska svojstva odjeće. U laboratoriju je instaliran integrirani mjeriteljski sustav za cjelovita ispitivanja termofizioloških svojstava odjevnih kompozita i odjeće. Većina uređaja koji čine cjeloviti mjeriteljski sustav predstavlja originalna patentirana rješenja voditelja projekta i članova tima te su prikazani na domaćim i međunarodnim izložbama inovacija, gdje su nagrađeni nizom priznanja i nagrada. Integrirani mjerni sustav za termofiziološka svojstva odjeće sastoji se od mjernog sustava za određivanje statičkih i dinamičkih toplinskih svojstava kompozita i odjeće (vruće ploče i termalnog manekena), uređaja za mjerenje fizioloških parametara ljudskog tijela pri egzaktnom vrednovanju toplinske udobnosti odjeće, višenamjenskog diferencijalnog konduktometra za tekstilne kompozite i odjeću, uređaja za nedestruktivno mjerenje otpora prolazu topline i propusnosti vodene pare/otpora prolazu vode (Permetest) i uređaja za mjerenja temperaturnih gradijenata u odjevnim kompozitima. Osim spomenutih mjernih uređaja, u radu su prikazani funkcionalni prototipovi pametne i inteligentne odjeće razvijene u Zavodu za odjevnu tehnologiju Tekstilno-tehnološkog fakulteta

Targeted analysis of branched-chain faty acid esters by LC/MS

Lipidomika je jedna z oblastí metabolomiky, která se v poslední době, díky rozvoji analytických metod, těší velké pozornosti. Tato práce se věnuje optimalizaci extrakce lipidů z biologických vzorků, pre-separaci pomocí extrakce kapalina kapalina, extrakci na pevné fázi, následné separaci a identifikaci větvených esterů hydroxylovaných mastných kyselin (FAHFA - branched-chain Fatty Acid esters of Hydroxy Fatty Acids) pomocí ultra účinné kapalinové chromatografie spojené s hmotnostní spektrometrií. Tato třída lipidových molekul souvisí se sekrecí insulinu, schopností působit na metabolismus glukosy a poskytuje potenciál v léčbě diabetu druhého typu. Extrakce na pevné fázi byla testována na kolonkách reverzní fáze obsahujících sorbent modifikovaný styren divinylbenzenovým polymerem nebo polymerem s vázaným oktadecylem a silikagelových kolonkách pro normální fázi. Zvolená kolonka Strata SI-1 Silica byla použitapro separaci FAHFA z komplexních biologických vzorků. FAHFA analýza byla optimalizována na sestavě UPLC Ultimate 3000 RSLC vybavené chromatografickou kolonou Kinetex C18 1,7 µm, 2,1 x 150 mm v gradientovém programu. UPLC byla spojena s hmotnostním spektrometrem QTRAP 5500/SelexION pracujícím v nastavení hybridní trojitý kvadrupól/lineární iontová past a přidanou iontovou mobilitní celou....Lipidomics as a part of metabolomics is a fast-growing area of research due to the improvement in analytical techniques. This master thesis is focused on lipid extraction techniques optimization, using liquid liquid extraction and solid phase extraction as pre-separation methods and ultra performance liquid chromatography coupled with mass spectrometry for extraction and subsequent identification of branched-chain fatty acid esters (FAHFA - branched-chain Fatty Acid esters of Hydroxy Fatty Acids). This newly discovered class of lipid molecules is associated with insulin secretion, which could improve whole body and local glucose metabolism, providing potential for diabetes 2 type treatment. Solid phase extraction of biological samples was optimized on columns regarding to sorbent composition using reversed phase columns with modified styrene divinylbenzene polymer or octadecyl-bonded polymer and normal phase columns packed with silica gel. Column Strata SI-1 Silica was the most effective for FAHFA separation from biological samples. Chromatographic separation of FAHFA was performed on UPLC Ultimate 3000 RSLC equipped with Kinetex C18 1,7 µm, 2,1 x 150 mm column using gradient program. UPLC was coupled to QTRAP 5500/SelexION, a hybrid, triple quadrupole, linear ion trap mass spectrometer equipped...Katedra analytické chemieDepartment of Analytical ChemistryPřírodovědecká fakultaFaculty of Scienc

Using diffusion techniques in the study of hydrogels

Pomocí metody fluorescenční korelační spektroskopie (FCS) byly studovány vlastnosti koloidních systémů, zejména hydrogelů. Hydrogely byly připraveny na základě interakcí hyaluronanu a kationaktivního tenzidu CTAB. Navrženou hydrofilní fluorescenční sondou, vhodnou pro studium fázově separovaných hydrogelů v systémech polymer-tenzid, bylo ATTO 488 z důvodu potlačení vzniku tripletního stavu. Jako hydrofobní sonda byla zvolena nilská červeň. Individuálně byly zkoumány micelární systémy 10 mM CTAB a roztok 0,5% hyaluronanu v prostředí vody a 0,15 M NaCl v různých koncentracích vybraných fluorescenčních sond. Následně byly studovány hydrogelové systémy. Výsledky ukázaly, že měření hydrogelů pomocí této metody je realizovatelné. Krátké doby života byly způsobeny komplexem sondy a CTAB způsobujícího zhášení a nízké hodnoty difúzních koeficientů charakterizují viskózní prostředí studovaného systému.Properties of colloidal systems, especially hydrogels, were studied using the method of fluorescence correlation spectroscopy (FCS). Hydrogels were prepared based on hyaluronan and cationic surfactant CTAB interactions. The proposed hydrophilic fluorescent probe, suitable for the study of phase-separated hydrogels in polymer-surfactant systems, was chosen ATTO 488 due to the suppression of triplet state. As a hydrophobic probe was chosen Nile Red. Individually were examined micellar systems of 10 mM CTAB and 0,5% sodium hyaluronate in water and 0,15 M NaCl in different concentrations of selected fluorescent probes. Subsequently the hydrogel systems were studied. The results showed that the measurement of hydrogels by this method is realizable. Short lifetimes were created by a complex probe and CTAB causing quenching and low levels of diffusion coefficients characterize the viscous environment of study system.

Correlation Between Composition and Properties of Amorphous Bismuth-doped As2S3

U ovom radu prikazani su rezultati ispitivanja termičkih, mehaničkih, električnih i optičkih karakteristika kvazibinarnih halkogenida iz sistema Bi-As2S3. Na osnovu termičkih merenja analizirana je kinetika kristalizacionih i predkristalizacionih procesa i utvrđen je mehanizam dekompozicije za različite sastave dobijenih stakala. Primenom impedansne spektroskopije kvantitativno su ocenjeni doprinosi relaksacionih procesa na pojedinim temperaturama u ukupnoj polaraziciji za stakla sa 5 i 7 at.% Bi. Na osnovu merenja Raman spektroskopije identifikovane su nastale strukturne jedinice i konstatovana pojava nanofazne separacije u staklima sa 1.5 i 3 at.% Bi. Mehanička merenja ispitivanih halkogenida različitog sastava ukazala su na povećanje Vickers-ove tvrdoće sa povećanjem udela primesnih atoma. Na osnovu procenjene vrednosti modula elastičnosti ustanovljeno je da uzorak sa 5 at.% Bi odlikuje najgušće atomsko pakovanje. Merenja električnih karakteristika u jednosmernom režimu (DC) pokazala su da je udeo lokalizovanih stanja u ukupnom mehanizmu provođenja značajan samo za manje koncentracije primesnih atoma, a da za veće koncentracije dominantan faktor postaju preskoci između delokalizovanih stanja. Skok u provodljivosti za nekoliko redova veličine kod sastava sa složenijom strukturom protumačen je kao posledica fazne separacije. Rezultati  ACmerenja dobijeni za sastav sa 5 at.% Bi ukazali su da je u mernom frekventnom intervalu i dalje dominantan mehanizam termičke aktivacije nosilaca naelektrisanja. Kod sastava sa maksimalnim sadržajem Bi uočena je promena provodljivosti u funkciji frekvencije na svim temperaturama, a dobijeni rezultati su u skladu sa postavkama modela korelisanih preskoka barijere (CHB model).This paper presents the results of investigation ofthermal, mechanical, electrical and optical propertiesof quasibinar chalcogenides from the system Bi-As2S3. Kinetics analysis of softening and crystallizationprocesses was done on the basis of thermalmeasurements, as well the analysis of decompositionmechanism for different compositions of obtainedglasses. The application of impedance spectroscopy enabled quantitative description of relaxation process contributions at selected temperatures in the overallpolarization for the samples with 5 and 7 at.% Bi. Based on measurements of Raman spectroscopy identification of structural units in the investigated chalcogenides was made, as well as the appearance of nano-scale phase separation in the glasses with 1.5 and 3 at.% Bi. Mechanical measurements pointed to the increase of the Vickers hardness with increase of doping atoms content.  Based on the estimated value of the modulus of elasticity it was found that the sample  with 5 at.% Bi is characterized by the densest atomic arrangement. Measurements of the electrical properties in dc regime (DC) pointed out that the share of localized states in the whole mechanism of conduction is significant only for the smaller concentrations of doping atoms. For the samples with higher concentrations dominant  factor in conductivity are transitions between delocalized states. The jump in conductivity by few orders of magnitude, noticed for the compound with heterogeneous structure was interpreted as a consequence of micro-scale phase  separation. Results of  ACmeasurements for the  composition with 5 at.% Bi showed that the mechanism of thermal activation of charge carriers is still dominant in the measured frequency range. For   the composition with the maximum content of Bi changes in conductivity versus frequency were observed at all temperatures, and the results were interpreted in accordance with the model of correlated hopping over the barrier (CHB)