Bachelor's Thesis

Deposition of Molecular Magnets on „2D“ Materials

Final Thesis 6.51 MB

Author of thesis: Ing. Šárka Vavrečková

Acad. year: 2019/2020

Supervisor: Ing. Jakub Hrubý, Ph.D.

Reviewer: Ing. Tomáš Musálek

Abstract:

This thesis deals with deposition of single-molecule magnets on 2D materials and studies their behavior on surfaces. Theoretical part contains information about properties of single-molecule magnets, deposition methods and also information about chosen 2D materials – graphene and molybdenum disulfide. Further, the physical principles of the selected characterization methods (atomic force microscopy, Raman spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy and electron paramagnetic resonance) are described. In the experimental part graphene and molybdenum disulfide were exfoliated. Afterwards, depositions of single-molecule magnets from solution and by thermal sublimation were made. After that, samples were analyzed using the mentioned methods and results were discussed.

Keywords:

SMM, deposition, 2D materials, magnetochemistry

Date of defence

16.07.2020

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Po otázkách oponenta bylo dále diskutováno: Které experimenty z práce jste prováděla. Princip funkce bolometru. Studentka otázky zodpověděla.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Applied Sciences in Engineering (B3A-P)

Field of study

Physical Engineering and Nanotechnology (B-FIN)

Composition of Committee

prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc. (předseda)
prof. RNDr. Miroslav Liška, DrSc. (místopředseda)
prof. RNDr. Bohumila Lencová, CSc. (člen)
doc. Ing. Radek Kalousek, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Petr Dub, CSc. (člen)
prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Jiří Spousta, Ph.D. (člen)
RNDr. Antonín Fejfar, CSc. (člen)
prof. RNDr. Pavel Zemánek, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Stanislav Průša, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Jakub Hrubý, Ph.D.

Bakalářská práce se zabývá depozicí molekulárních magnetů na 2D materiály. Práce je členěna na teoretickou a experimentální část. V první části autorka seznamuje čtenáře s jednomolekulárními magnety, 2D materiály a zvolenými charakterizačními metodami použitými pro experimenty v adekvátním rozsahu pro jejich pochopení včetně vysvětlení základních fyzikálních principů. Ve druhé části autorka přechází k samotným experimentům, které spojuje s diskuzí výsledků a odkazy na relevantní literární reference, což vhodně podporuje diskuzi. Rozsah zvolených experimentálních metod je pro bakalářskou práci dostatečný, nicméně některé části by mohly být více rozvedeny jako např. sekce s bolometry. Práce je psaná čtivě s minimem gramatických a pravopisných chyb. Největším přínosem autorky bylo objasnění formování nových jednomolekulárních kobaltových magnetů na 2D materiálech na základě dvou depozičních metod a to sice jak z roztoku, tak i termální sublimací ve vysokém vakuu. Práci proto doporučuji k obhajobě a hodnotím stupněm výborně - A.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu B
Display more

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Tomáš Musálek

Bakalářská práce Šárky Vavrečkové se zabývá depozicí jednomolekulárních magnetů na 2D materiály a jejich následnou charakterizací. Práce je přehledně rozdělena do jednotlivých kapitol, které na sebe logicky navazují a je dobře graficky zpracovaná. Je psaná dobrou češtinou bez překlepů a gramatických chyb. Z formálního hlediska je zde velmi malé množství nedostatků, práce působí celistvě a uspořádaně, je srozumitelně napsaná a dobře se čte.
Teoretická část má adekvátní rozsah, jsou zde vysvětleny jednomolekulární magnety, způsoby jejich depozice, 2D materiály použité v práci a způsoby jejich výroby. Dále jsou popsány principy všech metod charakterizace, které jsou v experimentální části využity. Vše je podpořeno vhodně vybranou literaturou.
Praktická část je kvalitně zpracovaná a vyplývá z ní, že je studentka schopna pečlivého vedení experimentu. Po úvodu kapitoly, výčtu měřících přístrojů a jejich nastavení je zde popsána příprava 2D materiálů (grafen, MoS2) a jejich charakterizace Ramanovou spektroskopií. Dále je zde uvedení použitého jednomolekulárního magnetu, validace jeho magnetických vlastností pomocí EPR a konečně depozice tohoto magnetu dvěma vybranými metodami na připravené 2D materiály. Množství experimentálních technik, které studentka v rámci bakalářské práce ovládla, je úctyhodné. Experimentální část obsahuje jen pár nedostatků, kterých se budou částečně týkat i dotazy k obhajobě.
Za největší nedostatek považuji špatně vysvětlenou motivaci. Měla by být již v úvodu a ne až na začátku praktické části, což narušuje logickou strukturu práce. Je zde napsáno, že vyrobený vzorek by měl sloužit jako bolometr pro EPR měření, ale dále není rozebráno, proč by měření na takové struktuře mělo být citlivější. Za další drobný nedostatek považuji interpretaci měření metodou XPS na grafenových a MoS2 vločkách. Protože se velikost vloček pohybuje v řádu desítek mikrometrů a stopa XPS v řádu několika stovek mikrometrů, data budou zkreslená signálem z molekul na povrchu substrátu, na kterém jsou vločky naneseny. Tudíž nemůžeme z takových spekter spolehlivě určit, jaké konkrétní chemické složení molekul je na 2D vrstvě. U CVD grafenu, kde je grafenová vrstva mnohem větší, tomu samozřejmě věřit lze. Tabulky poloh Ramanových píků 2.1 a 2.2 jsou zbytečné, vzhledem k tomu, že je tato metoda použita pouze k ověření přítomnosti molekul na povrchu. Poslední výtka je pochybný fit dat na hranici šumu v obr. 2.11 pro pík Co 2p.
Práci hodnotím i přes pár výše uvedených nedostatků jako nadprůměrnou. Cíle bakalářské práce byly splněny a výsledky byly průběžně porovnávány s odbornou literaturou. Práci doporučuji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Topics for thesis defence:
  1. Ve schématech finálních vzorků na obr 2.1 vpravo je druhá struktura s Au. Vysvětlete, k čemu je takto modifikovaný substrát, co jsou konkrétní vrstvy a k čemu slouží a proč je v tomto případě použit pouze grafen. Poslední zmínka o těchto vzorcích je na obr. 2.2b. Jsou tyto vzorky změřeny? Jak se liší?
  2. Existuje měření XPS pouze molekul na substrátu bez 2D materiálu? Jak se liší od měření XPS CVD grafenu?
  3. Vysvětlete, jakým způsobem se bude struktura používat při měření EPR jako bolometr.
  4. V obr. 2.6, který shrnuje všechny provedené experimenty, je u drop-cast metody pouze grafen, plánuje se použít i MoS2? Pokud ne, proč? Dále je nejasné, proč byly zvoleny konkrétní teploty 75°C, 100°C a 265°C. Vysvětlete.
Display more

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová