This thesis focuses on the self-assembly of the boron cluster compounds and the coassembly of metallacaborane cobalt bis(dicarbollide), COSAN, with hydrophilic polymers. The research was motivated by the discovery of HIV inhibition by COSAN and its conjugates. Therefore, we decided to study in detail the behavior of boron cluster compounds in water. We demonstrated the amphiphilic character of several boranes and carboranes by the study of surface tension and self-assembly despite the absence of classical amphiphilic topology. The behavior of COSAN showed similarities with classical surfactants, such as SDS, whereas the behavior of smaller clusters with high charge density reminded of hydrotropes or chaotropes. Furthermore, we searched for the most suitable carriers of COSAN for drug delivery. Based on the earlier findings that COSAN interacts with both poly(ethylene oxide), PEO, and poly(2-oxazoline), POX, we prepared nanoparticles by mixing COSAN with block copolymers of various types of POX. Comparing linear and star-like block copolymers, we showed that the polymer architecture has a crucial role in the morphology of nanoparticles. In addition, we proved different selectivity of alkaline cations towards PEO and POX, resulting in the different structures of nanoparticles depending on the present...

Title: Plasma polymers in the nanostructured and nanocomposite coatings Author: Artem Shelemin Department / Institute: Department of the Macromolecular Physics Supervisor of the doctoral thesis: Prof. RNDr. Hynek Biederman, DrSc. Abstract: The thesis represents the main results of my research work aimed to study nanostructured and nanocomposite films of plasma polymer. A few alternative experimental approaches were developed and investigated which ranged from low pressure (gas aggregation cluster sources and glancing angle deposition) to atmospheric pressure (dielectric barrier discharge and plasma jet) plasma processing. The metal/metal oxide Ti/TiOx, AlOx and plasma polymer SiOx(CH), Nylon 6,6 nanoparticles were prepared. The analysis of morphology of deposited plasma polymer coatings was performed by AFM and SEM. The chemical composition of films was studied by XPS and FTIR. Keywords: plasma polymer, nanoparticle, thin film, nanostructures

This thesis deals with metal nanostructures and their use in detection of biomolecules. A protocol for stabilizing solutions of gold nanoparticles was developed for better usage in biological samples or biochemical processes, where different pH or salt concentrations can be used. A model of optical properties of the nanoparticles was presented and supported by spectroscopic experiments. A possible utilization of plasmonic nanostructures on surfaces for detection of biomolecules was also demonstrated.

Dizertační práce je obecně zaměřena na problematiku mikroskopie atomárních sil (AFM), a to jak vývoje částí těchto mikroskopů, tak i jejich obecnému využití v oblasti výzkumu povrchů, ultratenkých vrstev a nanostruktur. Na Ústavu fyzikálního inženýrství jsou vyvíjena zařízení umožňující aplikovat uvedenou mikroskopickou metodu. V těchto mikroskopech jsou využívány piezoelektrické motory pro zajištění pohybu vzorku a ladicích zrcátek v optickém detekčním systému. Práce se v části věnované vývoji AFM zabývá studiem parametrů řídicích pulzů za účelem optimalizace funkce těchto komponent. Měřením vlivu tvaru pulzů a opakovací frekvence byl jejich pohyb optimalizován z hlediska stability a rychlosti posuvu. V části věnované výzkumu povrchů byly experimentálně zkoumány morfologické změny ultratenkých vrstev zlata na povrchu oxidu křemičitého za zvýšených teplot. Bylo zjištěno, že vhodná povrchová modifikace způsobuje vznik preferenčních trhlin ve vrstvě zlata. Řízeným rozdělením polykrystalické vrstvy na oddělené oblasti je možné významně ovlivnit proces tvorby ostrůvků zlata vznikajících při žíhání. S využitím metod elektronové litografie je možná příprava uspořádaných polí zlatých ostrůvků o velikostech 50 – 400 nm. Dále bylo ukázáno, že zvýšením teploty žíhání na 1000 °C dochází k postupnému zanořování ostrůvků zlata do povrchu. Tento jev je pravděpodobně způsoben přesunem oxidu křemičitého z oblasti pod zlatým ostrůvkem do těsného okolí vzniklého kráteru, kde tvoří tzv. límec. V těchto studiích vedle metody AFM byla s výhodou používána rovněž elektronová mikroskopie (SEM).

Title: Ultrafast spectroscopy of hybrid nanosystems Author: RNDr. Pavel Galář Department: Department of Chemical Physics and Optics Supervisor: prof. RNDr. Petr Malý, DrSc. Abstract: This Ph. D. thesis is focused on physical phenomena located at the interface of hybrid nanostructure composed of polycrystalline diamond and polymer polypyrrole. The main method used in our experimental study was ultrafast laser spectroscopy that allowed us to gain new findings about electron recombination processes in polycrystalline diamond layers, polypyrrole and in their hybrid structures. The research was focused on mutual influence of both components, especially through energy and charge transfer. In the first step of our research we carried out optical characterisation of different kinds of polypyrrole and complex study of recombination processes dynamics of photoexcited charge carriers in polycrystalline diamond. The measurements were realized by the methods of time-resolved photoluminescence and transmission spectroscopy in the time scale from picoseconds to milliseconds. On the basis of the obtained results the model explaining the origin of luminescence signal related to the different kinds of electron recombination processes in non- diamond phase and on surface defects of diamond grains in polycrystalline layers was...

Thesis The main objective of this thesis is the study of boron cluster compounds in solution, their interaction with polymers and the formation of nanostructures. Most of the work was focused around cobalt bis(dicarbollide) (COSAN) but the incorporation of carborane into polymers was also studied. The idea was to close the knowledge gap around the way COSAN aggregates and continue the line of the laboratory in leading this topic. Therefore, we performed in-depth analysis of isothermal titration calorimetry curves to determine the aggregation number at concentrations around the critical micellar concentration (CMC). Thus, the aggregation number obtained was an improvement over previous data obtained a much higher concentration. The use of acetonitrile as a cosolvent in the micellization process helped formulate a model describing how C-H bonds in the COSAN micelles are directed towards the inside of the micelle. Furthermore, COSAN was used as a model drug for loading nanocarriers composed of hydrophobic core and charged corona. The importance of this work relies on the creation of guidelines for drug loading into similar polymeric vectors in order to determine how the nanocarrier will be affected. With the help of coarse-grained simulations, we determined that changes in the hydrophobicity of the...

Conductivity of semicoductor nanostructures has its maximum in terahertz spectral range. Linear response is described in reasonable detail. With high intensity light sources it is also needed to be concerned with nonlinear response. In this thesis, there is firstly described already existing quantum model of linear conductivity which is using perturbation theory. This model is then extended by adding another perturbations, getting us quantum model for calculating nonlinear conductivity of arbitrary order. Model is then applied for calculation of third order nonlinear conductivity spectra for cubic nanocrystal. There is described spectra for varying parametres, such as tempera- ture, volume, electron density or scattering rate. In the end it is compared with semiclassical compuptation using Monte-Carlo simu- lation. 1

The thesis is aimed at the characterization of carbon nanotubes and silver nanowires by Scanning Probe Microscopy, namely Scanning Tunneling Microscopy (STM), Atomic Force Microscopy (AFM), Conductive AFM (CAFM) and Scanning Near-Field Optical Microscopy (SNOM). Carbon nanotubes were analyzed by STM, AFM and CAFM microscopy. In a designed apparatus the silver nanowires were fabricated by template assisted deposition and were analyzed with respect to their geometry (AFM), local conductivity (CAFM) and optical properties (SNOM, microreflex spectroscopy). It was found that preferential type of carbon nanowires depends on the fabrication process. The measurements of local conductivity of the nanotubes revealed the similarity with the STM measurements. The AFM measurements of silver nanowires confirmed their growth inside the pores of polycarbonate template. Single nanowires exhibits the semiconducting behavior according to I--V measurement and localized plasmon resonances.

Charles University, Faculty of Pharmacy in Hradec Králové Department of: Pharmaceutical Technology Consultant: PharmDr. Ondřej Holas, Ph.D. Student: Helena Badalcová Title of Thesis: Immobilization of protein macromolecules onto polymer carriers: An overview Since the 70s, the immobilised enzymes have been getting the attention of not only scientific and laboratory workers, but also industrial companies. Enzymes are unique biocatalysts, which are distinguished by their specificity, environment-friendliness and the ability to react under mild conditions can be easily subject of denaturation or inhibition. With regard to the usually high cost of purchase, the use of these enzymes could often be disadvantageous. Immobilization techniques offer an efficient solution to this problem and greatly simplify the use of enzymes in industry and research. Compared to the free forms, immobilized enzymes show greater activity, stability and allow repeated use as well as easier separation from products. This thesis contains an overview of the basic methods of immobilization - physical absorption and covalent bonds to the carrier, entrapment, encapsulation and carrier- free techniques using cross-linking. Finally, we outline possible biomedical applications as well as the use of immobilised enzymes in biosensors.

Porézní anodická alumina (PAA) je oxidová vrstva vytvořená anodickou oxidací hliníku, která má široké průmyslné využití. Její popularita zaznamenala exponenciální nárůst zejména v oblasti nanotechnologií, k čemu přispělo objevení jejího samouspořádání do struktury o nanorozměrech připomínající včelí plástev. Její jednoduchá příprava a laditelné vlastnosti z ní tvoří levný způsob výroby nanostruktur. Ve stejném duchu se tato disertační práce zabývá metodami přípravy funkčních nanostruktur za využití PAA. První část je zaměřena na výrobu pole nanosloupců z oxidu titaničitého (TiO2) a jejich možné použití jako fotoanody pro štěpení vody. TiO2 nanostloupce jsou tvořeny anodizací hliníkové vrstvy na titanovém substrátu, také nazývanou PAA-asistovaná anodizace. Táto studie demonstruje elektrochemické vlastnosti a fotoelektrochemickou aktivitu nano sloupců vytvořených z dusíkem obohacených substrátů, které byly následně různě termálně modifikovány. Hlavním poznatkem studie je, že špatné vlastnosti jsou způsobeny dutou morfologií nanosloupců. Tento poznatek vedl k rozsáhle studii zabývající se dopadem anodizačných podmínek na morfologii ale i stabilitu vytvořených nanosloupců, jejímž výsledkem byla nová strategie anodizace. Druhá část prezentuje výrobní proces přípravy uspořádané vrstvy zlatých nanočástic na transparentním substrátu pro jejich použití jako optického senzoru využívající efekt rezonance lokalizovaných povrchových plasmonů. Základem této multidisciplinární metody je využití kombinace samouspořádání PAA k výrobě šablony a následného procesu řízeného smáčení v pevné fázi tenké vrstvy zlata. Táto práce detailně popisuje technologické aspekty přípravy; od samotné výroby šablon z hliníku, přes vytváření zlatých nanočástic, až po jejich přenos na transparentní substrát. Na závěr této práce jsou kompozity z nanočástic charakterizovány, přičemž je porovnána jejich citlivost na změnu indexu lomu okolí a jejich stálost. Ze závěrů vyplývá, že tato poměrně velkoplošná a levná metoda je konkurence schopná i v oblasti senzorické citlivosti.