Příprava nanoklastrů a nanočástic
Základní charakterizace:
Studium přípravy a vlastností nanočástic, tj. materiálů s rozměry od několika málo nanometrů po ~100 nm, patří k jednomu ze žhavých témat nejen na naší katedře, ale ve světě vůbec. To je dáno nejen velkým poměrem mezi povrchem a objemem nanočástic, což je činní vhodnými například pro katalýzu či pro přípravu antibakteriálních povlaků, ale i unikátními optickými, termálním, elektrickými a magnetickými vlastnostmi nanočástic, díky nimž tento typ nanomateriálu nalézá uplatnění v celé řadě moderních aplikací - například ultracitlivá (bio)detekce, velkokapacitní záznamová média, palivové články, potravinové obaly, číštění vody či léčba rakoviny.
Náš výzkum se soustřeďuje především na produkci nanočástic pomocí fyzikálních metod a to zvláště s využitím plynově agregačních zdrojů.
Při vhodné kombinaci depozičních podmínek jako je především tlak a koncentrace deponovaného matriálu v plynné fázi je možné dosáhnout stavu, kdy materiál začne kondenzovat na molekulách plynu a začnou se tvořit klastry a částice. Tyto je pak možné proudícím plynem nasměrovat směrem k substrátu, na který jsou nanočástice následně nanášeny. Jak se (nejen nám) podařilo ukázat, tento způsob přípravy je možné použít pro přípravu nanoklastrů a nanočástic z široké škály materiálů zahrnující kovy, oxidy kovů i plazmové polymery. Mimoto jsme v posledních několika letech vyvinuli i postupy umožňující přípravu heterogenních, vícesložkových nanočástic kov-kov a kov-plazmový polymer.
Naše skupina má ve srovnání s ostatními laboratořemi velkou výhodu v tom, že nanočásticové zdroje si sami navrhujeme a konstruujeme.
Výhody plynových agregačních zdrojů:
Plynové agregační zdroje nanoklastrů a nanočástic mají ve srovnání s jinými (zejména chemickými) způsoby některé zásadní výhody:
- Čistota produkovaných nanočástic bez nutnosti jejich purifikace
- Možnost nanášet nanočástice na jakýkoliv substrát kompatibilní s vysoko-vakuovými podmínkami (kovy, sklo, polymery, biomolekuly, kapalné polymery…)
- Směrovost depozice nanočástic, která umožňuje přípravu gradientních či vzorkovaných nanočásticových vrstev
- Možnost kombinace nanočásticových zdrojů s dalšími vakuovými depozičními technikami, což umožňuje přípravu komplexních nanokompozitních a nanostrukturovaných materiálů
Co nás zajímá:
- Studium vzniku nanoklastrů a nanočástic v plynových agregačních zdrojích
- Pochopení vztahu mezi parametry depozičního procesu (včetně parametrů plazmatu) a výslednou strukturou, tvarem a funkčními vlastnostmi produkovaných nanočástic
- Vývoj nových postupů pro zvýšení produkce nanočástic
- Vývoj strategií umožňujících kontrolovanou přípravu vícesložkových nanočástic
- Studium interakce nanočástic se substrátem, včetně kapalin.
- Charakterizace a aplikace nanočástic
- Využití nanočásticových zdrojů pro přípravu funkčních nanomateriálů
Jaká témata nabízíme pro studenty:
Pro akademický rok 2019/2020 připravujeme vypsání témat bakalářských a diplomových prací, která budou pokrývat jak studium přípravy nanočástic a jejich charakterizaci, tak i aplikačně orientovaná témata. Témata budou zveřejněna na konci srpna 2019.