Školitel: Ing. Nataliya Tsud, Dr.
Konzultant: Prof. Mgr. Iva Matolínová, Dr., RNDr. Ing. Tomáš Skála, Ph.D.
Stav práce: volná
Anotace:
Rychlý pokrok nanotechnologií v oblasti bioaplikací a organické elektroniky přináší potřebu propojit bio- nebo organické molekuly s anorganickými materiály. Nanosvět předpokládá použití minimálního množství molekul i substrátu, takže vytvořené rozhraní hraje klíčovou roli ve fyzikálně chemických vlastnostech systému. Chemická funkcionalizace povrchů oxidů kovů kovalentním připojením molekul je jednou z nejběžnějších strategií syntézy nových materiálů pro nanotechnologie.
V této práci jsou navrženy vrstvy oxidu ceru dopované platinou jako komplexní biokompatibilní a netoxický systém s vynikajícími katalytickými vlastnostmi. Samotný oxid ceričitý je aktivním nosičem pro katalytické kovy, organické molekuly nebo biomolekuly. Platina hraje klíčovou roli v mnoha katalytických a elektrokatalytických systémech a má také širokou škálu antioxidačních vlastností. Oxid ceričitý dopovaný platinou má mnoho potenciálních výhod, ale znalosti účinku kombinovaného použití Pt a CeO2 s bio- a organickými molekulami jsou velmi omezené. Taurin, histidin a lysin patří mezi biomolekuly, kterými lze obecně modelovat organické molekuly se sulfonátovými a karboxylátovými spojovacími skupinami, zatímco ciliatin je příkladem molekuly s fosfonátovou spojovací skupinou.
Polykrystalické tenké vrstvy CeO2 budou připraveny technikou magnetronového naprašování. Tato metoda přípravy umožnuje také přímo dopovat substrát malým množstvím platiny a cíleně vytvořit její jednotlivé atomy nebo klastry buď adsorbované na povrch oxidu nebo zabudované do krystalové mřížky oxidu. Morfologie vrstev bude analyzována rastrovací či transmisní elektronovou mikroskopií a také mikroskopií atomárních sil. Budeme zkoumat funkcionalizaci CeO2 výše uvedenými malými modelovými molekulami, které na rozdíl od objemných polymerů umožňují chemické interakce povrchu oxidu s okolním prostředím. Molekuly budou deponovány v ultravysokém vakuu nebo z roztoků. Ke studiu způsobu, jakým se molekuly vážou na povrch oxidu, budou následně použity fotoelektronové povrchové techniky, včetně rentgenové fotoelektronové spektroskopie v ultra vysokém vakuu nebo v tlaku blízkém atmosférickému. Bude objasněna úloha Pt ve vazbě molekul na povrch. Hlavním cílem je vývoj strategií povrchové funkcionalizace oxidu ceričitého v nanostrukturované formě pro bio- a organické aplikace.