diplomová práce

Optický systém pro torzně detekovanou elektronovou spinovou rezonanční spektroskopii

Text práce 4.18 MB Příloha 1.78 MB

Autor práce: Ing. Michal Kern

Ak. rok: 2014/2015

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

Oponent: Mgr. Aliaksei Vetushka, Ph.D.

Abstrakt:

Táto diplomová práca sa venuje vylepšeniu spektroskopu Torzne Detegovanej Elektrónovej
Spinovej Rezonancie (TDESR) výmenou aktuálnej kapacitnej detekcie výchylky
ohybného ramienka za optické metódy. Práca popisuje základy Elektrónovej Spinovej
Rezonančnej (ESR) spektroskopie s dôrazom na TDESR a tému magnetizmu jednomolekulových
magnetov. Následne je vysvetlená detekcia výchylky ramienka pomocou
odrazu laserového zväzku a interferometrie. Všetky kroky nutné k skonštruovaniu
spektrometra a jeho uvedenia do prevádzky sú podrobne popísané. Pomocou detekcie
odrazu laserového zväzku sme úspešne získali vysoko kvalitné TDESR spektrá kryštálu
jednomolekulového magnetu Fe4. Týmto meraním sme dokázali vhodnosť použitia tejto
metódy a jej výraznú prevahu nad pôvodnou kapacitnou detekciou, najmä v oblasti kvality,
rozlíšenia a rýchlosti. Zároveň sme na ďaľšie vylepšenie TDESR spektrometra navrhli
a zostrojili zostavu využívajúcu na detekciu výchylky interferometer.

Klíčová slova:

torzne detekovaná elektrónová spinová rezonancia, spektroskopia, jednomolekulové magnety,
odraz laserového zväzku, interferometer

Termín obhajoby

22.6.2015

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znakmkaAznamka

Klasifikace

A

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. Ing. Ivan Křupka, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Pavel Zemánek, Ph.D. (člen)
RNDr. Antonín Fejfar, CSc. (člen)

Michal Kern se zhostil diplomove prace zabyvajici se implementaci opticke detekce pro torzni elektronovou magnetickou resonanci na Ustavu fyzikalni chemie univerzity ve Stuttgartu velice zodopvedne. Splnil vsechny pozadavky zadani. Navrhl, zkonsturoval, implementoval a uspesne odzkousel optickou deflekcni metodu, ktera svymi parametry (rychlosti a presnosti mereni) prekonava doposud pouzivanou kapacitni detekci vychylky kantileveru. Nad ramec zadani se zabyval i optickou detekci kantileveru pomoci laseroveho interferometru. Behem diplomove prace na univerzite ve Stuttgartu pracoval samostatne, cilevedome vyuzival veskere zazemi a znalosti starsich kolegu pro dosazeni co nejlepsich vysledku.

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

Známka navržená vedoucím: A

Předložená magisterská práce Bc. Michala Kerna nazvaná „Optický Systém pro Torzně Detekovanou Elektronovou Spinovou Rezonanční Spektroskopii“, vypracována na Ústavu fyzikálního inženýrství (Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství) pod vedením Ing. Petra Neugebauera se zabývá návrhem a implementací optického systému pro měření výchylky ohebného raménka pro detekci elektronové spinové rezonance.
Práce je rozdělena na čtyři části: (1) motivační úvod s popisem jevu elektronové spinové rezonance (ESR) a spektroskopických technik pro studium elektronové struktury vzorků (single molecule magnets), (2) popis experimentálních sestav pro detekci ohybu raménka pomoci měření odchylky odraženého laserového svazku nebo pomocí interferometru a simulaci ohybu raménka metodou konečných prvků, (3) podrobný popis použitého Torque Detected Electron Spin Resonance (TDESR) spektrometru a počítačového programu pro sběr dat, (4) výsledky TDESR měření na „single crystal“ vzorcích pomocí nově implementované optické detekce ohybu raménka (do spektroskopu) a porovnaní výsledků získaných stávající kapacitní detekcí.
Teoretická část práce je poměrně rozsáhlá a srozumitelně seznamuje se základy torzně detekované elektronové spinové rezonance (TDESR), s několika variantami této techniky, které se používají v současné době a problematikou měření. Obsah této časti s dostatečným množstvím citací, vyvolává dojem, že autor má v této oblasti dobrý přehled.
Vlastní výsledky jsou popsány poměrně dobře, nicméně, je těžko posoudit, co přesně je příspěvkem ze strany autora (není to v textu práce zdůrazněno). Je vidět, že autor se snažil řešit vzniklé technické problémy (rozšířeni optické experimentální sestavy, měření a analýza stability laserů), měl dobré nápady pro vylepšení nové metody (nové optické prvky pro směřování odraženého laserového svazku na kvadrantový detektor, použiti lock-in metody atd.), ale bohužel většina z těchto nápadů nebyla dotažena do konce. Rozumím, že náročnost a časová kapacita pro tyto experimenty je nad rámec diplomové práce, navíc to vše vyžaduje složité a drahé vybavení, ale mohlo by to výrazně zlepšit vyvíjenou metodu.
Závěrečná část (Summary) představuje souhrn odvedené práce i nevyřešených otázek s naznačením dalších směrů výzkumu. Rozsah a záběr odvedené práce celkově splňuje zadání, jen je škoda, že mnoho důležitých otázek zůstalo bez odpovědi kvůli technickým komplikacím.
Po formální stránce je práce uspořádána přehledně. Úroveň angličtiny je velmi dobrá a množství chyb či překlepů je téměř zanedbatelné.
Kritérium hodnocení Známka
Splnění požadavků a cílů zadání B
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod C
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosaž. vysledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A

Známka navržená oponentem: B