diplomová práce

Návrh spektrometru s opticky detekovanou magnetickou rezonancí

Text práce 7.65 MB

Autor práce: Ing. Martin Schneider

Ak. rok: 2016/2017

Vedoucí: doc. Ing. Petr Neugebauer, Ph.D.

Oponent: RNDr. Martin Veis, Ph.D.

Abstrakt:

Diplomová práce se zabývá návrhem a sestavením nového spektrometru opticky detekované magnetické rezonance (ODMR) modifikací stávajícího spektrometru magnetického kruhového dichroismu (MCD) přivedením mikrovlnného ozařování. Je navrhnut nový držák vzorku umožnující osvětlení jak viditelným světlem, tak mikrovlnným zářením. Pro přivedení vlnění o nižších frekvencích je navržena anténa, určená k umístění pod vzorkem. Schopnosti celého systému jsou demonstrovány na sloučenínách kovových komplexů.

Klíčová slova:

Kvasioptika, Gaussovský svazek, spektroskopie, ODMR, EPR, MCD, jednomolekulární magnet

Termín obhajoby

21.6.2017

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znakmkaBznamka

Klasifikace

B

Jazyk práce

angličtina

Fakulta

Ústav

Studijní program

Aplikované vědy v inženýrství (M2A-P)

Studijní obor

Fyzikální inženýrství a nanotechnologie (M-FIN)

Složení komise

prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc. (předseda)
prof. RNDr. Miroslav Liška, DrSc. (místopředseda)
prof. RNDr. Bohumila Lencová, CSc. (člen)
prof. RNDr. Jiří Komrska, CSc. (člen)
prof. RNDr. Petr Dub, CSc. (člen)
prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Jiří Spousta, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Eduard Schmidt, CSc. (člen)
prof. RNDr. Pavel Zemánek, Ph.D. (člen)
RNDr. Antonín Fejfar, CSc. (člen)

Martin Schneider se svou diplomovou praci, napsanou v anglictine, zabyva navrhem spektrometru pro opticky detectovanou magnetickou resonanci (ODMR). V praci navrhuje dve moznosti mikrovlnne excitace a to pomoci plosne excitacni antenky pracujici na frekvenci nekolika malo gigahertz a pro vyssi frekvence, stovky gigahertz, navrhuje pouziti THz optiky, quasi-optiky. Sve navrhy pak dale experimentalne testuje na odpovidajich vzorcich, prevazne molekularnich nanomagnetech na Universite ve Stuttgartu. Prace obsahuje adekvatni teoreticky prehled k molekularnim magnetum a teorii propagace volne siritelneho mikrovlnneho svazku. V prakticke casti sve diplomove prace pak prezentuje dosazene vysledky obou navrzenych microvlnnych excitaci, ktere bud zhotovil (plosna antena) a nebo slozil z dostupnych komponentu (quasi-optika) na zaklade diskutovane teorie. Celkove je prace obstojna a obsahuje vsechny prvky zadani, jen bohuzel v prakticke casti diplomove prace postradam vice konkretni zavery k dosazenym vysledkum a to hlavne v casti zabyvajici se vyrobenou mikrovlnnou antenkou. Kde ku prikladu autor mohl vice rozvest a porovnat svuj teoreticky vypocet s merenim, ktere proved. V zaveru doporucuje dalsi testovani, ale nepredava dostatecne dosazene zkusenosti, ktere nepochybne svou praci na projektu ziskal, dalsim generacim. Martin Schneider behem diplomove prace pracoval samostatne a vyuzil moznosti obou universit v Brne a ve Stuttgartu, kde cilevedome vyuzival jejich infrastrukturu.

Jako vedouci jeho diplomove prace jsem s jeho praci spokojen a navrhuji jeho praci k obhajobe.
Kritérium hodnocení Známka
Splnění požadavků a cílů zadání B
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosažené vysledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Známka navržená vedoucím: B

Posudek oponenta
RNDr. Martin Veis, Ph.D.

Předložená diplomová práce Bc. Martina Schneidera se zabývá návrhem, sestavením a otestováním nového experimentálního uspořádání spektrometru schopného opticky detekovat magnetickou rezonanci. Experimenty opticky detekované magnetické rezonance umožní rychlou a účinnou charakterizaci základních fyzikálních vlastností nových molekulárních magnetů a jsou proto velmi žádané v mezinárodní vědecké komunitě. Téma diplomové práce je proto velmi aktuální.
Diplomová práce je rozdělena do pěti kapitol a třech dodatků, přičemž témata jednotlivých kapitol byla zvolena s rozmyslem, čímž celá práce působí uceleným dojmem. První část práce se věnuje teorii potřebné k pochopení základních fyzikálních principů, na nichž je založena vyvíjená experimentální metoda. Po stručném úvodu a uvedení motivace práce student ve druhé kapitole stručně shrne základní teorii magnetické rezonance a její vazbu na molekulární magnety. Dále je v této kapitole uvedena základní teorie magnetického kruhového dichroismu a popsána experimentální aparatura využívaná k jeho měření.
Třetí kapitola práce se velmi podrobně zabývá teorií šíření a transformací Gaussovských svazků. Takto zavedená teorie byla využita ve čtvrté kapitole k numerickým simulacím propagace mikrovlnného záření od zdroje ke vzorku umístěném v supravodivém magnetu. Oceňuji, že se student nespokojil pouze s jedním přístupem a použil tři numerické přístupy k přesnému stanovení polohy jednotlivých optických prvků. Toto považuji za nejdůležitější přínos předložené práce. Čtvrtá kapitola dále obsahuje návrhy mikrovlnné antény a podrobný popis držáku vzorku. Zde bych studentovi vytkl přílišnou stručnost. Dle mého názoru by si návrh antény zasloužil více diskutovat. Student experimentálně otestoval pouze první návrh antény a čtenář se může jen domnívat kde se vzaly parametry návrhu druhé antény. Bylo by vhodné též detailněji popsat použitý simulační program a jeho numerický přístup (používá k výpočtu např. metodu konečných prvků?). 
Pátá kapitola se pak věnuje vlastním experimentálním výsledkům získaným na studentem navrženém a sestaveném experimentálním uspořádání. K jeho otestování bylo použito čtyřech různých sloučenin.
Ve všech případech jsou demonstrována spektra MCD a v případě MnPc i možný výsledek optické detekce magnetické rezonance. Nicméně celá kapitola je psána velmi zmatečně. Uvedeným výsledků zcela chybí vědecká diskuze. Očekával bych alespoň náznak diskuze spekter MCD a popis jejich spektrální závislosti s odkazem na elektronové přechody které jsou velmi dobře popsány v teoretické části práce. Z textu páté kapitoly mi není zcela jasné, zdali experimentální hodnoty uvedené v tabulkách jsou změřené v daném experimentálním uspořádání. Proč potom nejsou u každé ze sloučenin uvedeny grafy stejné jako graf 5.9?
Práce je psána v anglickém jazyce na dobré úrovni s poměrně malou mírou překlepů a gramatických chyb. Umístění některých grafů v textu by bylo vhodnější blíže k textu, který se na ně odkazuje.
Velmi stručná pátá kapitola bez snahy více diskutovat získané výsledky kazí jinak dobrý dojem z celé práce. I přes tuto výtku dle mého názoru student splnil všechny požadavky zadání práce a proto navrhuji její hodnocení stupněm B.
Kritérium hodnocení Známka
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosaž. vysledky a vyvozovat z nich závěry C
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací A

Známka navržená oponentem: B