Raman Spectroscopy in Diagnostic Methods of Nanofibrous Polymeric Materials

Ing. Adéla Kotzianová, Ph.D.

Doctoral thesis

Abstract:

Dizertační práce se zabývá vývojem metody pro analýzu nanovlákenných materiálů Ramanovou spektroskopií. Oblast nanovlákenných materiálů se v posledních letech velmi rychle vyvíjí v souladu s prudkým rozvojem v oblasti nanomateriálů. Na trhu se začínají objevovat nanovlákenné produkty pro konkrétní aplikace. Vzhledem k chybějícím standardům však nejsou tyto materiály analyzovány se stejnou přesností a rutinou jako materiály zpracováváné klasicky. Ramanova spektroskopie, jakožto jedna z metod kvalitativní a kvantitativní analýzy materiálů, nachází stále větší uplatnění napříč všemi obory jak v oblasti výzkumu, tak i v oblasti rutinních a kontrolních měření. V rámci této práce byl stanoven postup pro kvalitativní i kvantitavní analýzu směsných i kompozitních nanovlákenných materiálů připravených metodou elektrostatického zvlákňování. Kvantitativní analýza byla provedena za použití matematické metody singulárního rozkladu dat (singular value decomposition), což umožnilo použití jednotného procesu pro zpracování spektrálních dat a zároveň provedení vysoce přesného určení obsahu jednotlivých polymerů v nanovlákenných vzorcích. Vyvinutý postup je používán v rutinní kontrole kvality nanovlákenných produktů v oblasti kosmetiky ve firmě Contipro a.s.

Abstract:

The doctoral thesis deals with the development of a method for the analysis of nanofibrous materials using Raman spectroscopy. In recent years, the field of nanofibrous materials has been undergoing rapid development paralleling the development of the field of nanomaterials in general. Nanofibrous products for specific applications are being introduced on the market. However, due to a lack of standards, these materials are not analysed as accurately and routinely as conventionally produced materials. As a method of both qualitative and quantitative analysis of materials, Raman spectroscopy is being increasingly applied across all fields in research as well as in routine and control measurements. As part of this thesis, we have designed a procedure for the qualitative and quantitative analysis of both blended and composite nanofibrous materials prepared by electrostatic spinning. The quantitative analysis was carried out using the mathematical method of singular value decomposition, which allowed us to process spectral data and simultaneously determine the content of individual polymers in the nanofibrous samples with great accuracy in a single proces. The developed method is currently applied by the Contipro a.s. company in routine quality control of nanofibrous products used in cosmetics.

Keywords

Ramanova spektroskopie, Nanovlákna, Polymer, Kyselina hyaluronová, Elektrostatické zvlákňování, Polyetylenoxid, Polykaprolakton Raman Spectroscopy, Nanofibers, Hyaluronic acid, Electrospinning, Polyethylene oxide, Polycaprolactone

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 12. 4. 2017

Thesis defence

• Date of defence: 7. 6. 2017
• Supervisor: doc. RNDr. Jan Hrbáč, Ph.D.
• Reader: prof. Ing. Jaromír Vinklárek, Dr., doc. RNDr. Oldřich Vrána, CSc., doc. Ing. Jan Vacek, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Chemistry (4-years) / Physical Chemistry