Studium adheze a fyzikálně-chemických vlastností nanovrstev molekul na povrchu křemenného krystalu

Bc. Jaroslava JAROLÍMKOVÁ

Master's thesis

Study of adhesion and physico-chemical properties of molecular layers on quartz crystal surface

Abstract:

Diplomová práce byla zaměřena na první analýzy pomocí křemenných mikrovah, QCM-D na přístroji Q-Sense Explorer, instalovaném na CENAB PřF UJEP, optimalizaci stanovení a vyhodnocování získaných dat. Analýzy probíhaly za laboratorní teploty s využitím několika typů křemenných senzorů: (i) s povrchovou vrstvou zlata, (ii) polystyrenu a (iii) oxidu křemičitého. Na senzorech byla studována adheze několika molekul (jejich vodných roztoků) lišících se svou velikostí i viskoelastickými vlastnostmi: cysteamin, 2-merkaptoethanol, dodecylsíran sodný a polyethylenglykol o různých molekulových hmotnostech. Studován byl též vliv jejich koncentrací. Adheze byla studována na senzorech "čistých" a senzorech po jednom či dvou použitích s cílem sledovat možnost využití senzorů pro opakované analýzy. Senzory byly také podrobeny aktivaci a následné chemické modifikaci roztokem cysteaminu. Změny povrchu "čistých" a použitých i modifikovaných senzorů byly charakterizovány goniometricky měřením statického kontaktního úhlu. U všech použitých studovaných roztoků byly stanoveny hodnoty hustoty pomocí vibračního hustoměru a viskozity pomocí Höpplerova viskozimetru. Jedním z výstupů práce je vytvoření laboratorní úlohy pro laboratorní praktika pro studijní obor Aplikované nanotechnologie.

Abstract:

The diploma thesis was focused on the first analysis using micro quartz scales, QCM-D on the Q-Sense Explorer device, installed at CENAB PřF UJEP, optimizalization of determination and evaluation of the obtained data. The analysis were performed at room temperature using several types of quartz sensors: with (i) with a gold surface layer, (ii) polystyrene and (iii) silica. The adhesion of several molecules (their aqueous solutions) differing in size and viscoelastic properties was studied on the sensors: cysteamine, 2-mercaptoethanol, sodium dodecyl sulphate and polyethylene glycol of different molecular weights. The effect of their concentrations was also studied. Adhesion was studied on "pristine" sensors and sensors after one or two uses in order to monitor the possibility of using the sensors for repeated analysis. The sensors were also activated and subsequently chemically modified with cysteamine solution. Surface changes of "pristine", used and modified sensors were characterized by goniometry with determination of the static contact angle. Density values were determined using a vibrating densimeter and viscosity values using the Höppler´s viscometer for all used solutions under study. One of the important outputs of the work was a preparation of a one laboratory task for laboratory practice in the field of Applied Nanotechnology study program.

Keywords

QCM, křemenné mikrováhy, Q-Sense, křemenný senzor, disipace, kontaktní úhel, hustota, viskozita, adheze

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 27. 4. 2022

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Supervisor: doc. Ing. Zdeňka Kolská, Ph.D.

JAN EVANGELISTA PURKYNĚ UNIVERSITY IN ÚSTÍ NAD LABEM

Faculty of Science

Master programme / field:
Nanotechnology / Applied Nanotechnology