diplomová práce

Výpočty interakce systému grafen/SiO2 s adsorbovanými atomy a molekulami pomocí DFT metod

Text práce 5.21 MB

Autor práce: Ing. David Nezval

Ak. rok: 2014/2015

Vedoucí: doc. Ing. Miroslav Bartošík, Ph.D.

Oponent: Mgr. Martin Friák, Ph.D.

Abstrakt:

Tato diplomová práce studuje změny elektrických vlastností grafenu vlivem substrátu SiO2, adsorbovaných molekul vody a atomů gallia. Jsou zde testovány různé geometrické konfigurace těchto systémů a následně počítána pásová spektra pro odvození změn elektronových vlastností: zejména dopování a otevírání pásu zakázaných energií grafenové vrstvy.

Klíčová slova:

Ab initio výpočty, grafen, elektronové vlastnosti, substrát SiO2, voda, gallium

Termín obhajoby

23.6.2015

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znakmkaAznamka

Klasifikace

A

Jazyk práce

čeština

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)

Cílem diplomové práce Davida Nezvala bylo pomocí výpočtů metodou DFT vnést více teoretického vhledu do odezvy elektronických vlastností grafenu vlivem substrátu SiO2, adsorbovaných molekul vody a atomů gallia, což jsou témata, kterými se v současnosti intenzivně experimentálně zabýváme na ÚFI VUT s ohledem na možné aplikace v oblasti senzorů a solárních článků. Jako vedoucí diplomové práce konstatuji, že tento cíl se podařilo beze zbytku splnit. Práce obsahuje velmi zdařilý teoretický úvod do DFT metod, následné výsledky výpočtů jsou prezentovány jasnou, názornou, stručnou a srozumitelnou formou. Především však oceňuji, že práce je přínosná pro řadu dalších osob svázaných s uvedenou problematikou a určité pasáže mají v souvislosti s experimenty publikační potenciál, což je vynikající výsledek.
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 A
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Známka navržená vedoucím: A

Posudek oponenta
Mgr. Martin Friák, Ph.D.

Předložená diplomová práce obsahuje výsledky velmi náročných kvantově-mechanických výpočtů elektronové struktury grafenu na substrátu SiO2 a soustředí se na změny vyvolané adsorbovanými atomy galia a molekulami vody. Jedná se o vysoce aktuální tématiku, která je motivována předpoklá- daným budoucím využitím grafenu jako velmi citlivého senzoru různých látek. Je možno s potěšením konstatovat, že všechny požadavky a cíle této diplomové práce byly zcela splněny. Autor použil k řešení metodu funkcionálu (elektronové) hustoty, která je velmi vhodná pro výpočty periodických systémů, jako je např. i grafen. Rozsah (výpočetně velmi náročných) kvantově-mechanických simulací je plně adekvátní cílům této diplomové práce. Autor detailně porovnává elektronovou strukturu izolovaného grafenu, grafenu umístěného na substrátu SiO2 a dále změny vyvolané atomy galia a molekulami vody v několika koncentracích. Je to právě tato (přímo vzorová) systematičnost, s níž jsou zkoumány různé vzájemné polohy grafenu a substrátu a následně pak i orientace molekul vody či vzájemné polohy atomů galia při různých koncentracích, která je opravdu velkým kladem této diplomové práce. Při přípravě komplikovaných vstupních strukturních souborů (tzv. výpočetních superbuněk) popisujících povrch grafenu interagujícího s atomy Ga a molekulami H2O je jasně vidět vlastní přínos autora práce, který následně také ukázal svou schopnost velmi dobře interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry. Vzhledem k tomu, že spočtené změny elektronové struktury (např. otevření pásu zakázaných energií) jsou signifikantní, je možno předpokládat značnou využitelnost výsledků v praxi. Po formální stránce je předložená diplomová práce logicky velmi dobře uspořádaná a obsahuje všechny náležitosti. Grafickému provedení obrázků a grafů elektronových struktur, které jsou hlavním výsledkem práce, nelze nic vytknout, stejně jako stylistické úpravě ostatních částí práce či pravopisu. Autorova práce s literaturou je velmi pěkná, ale vzhledem k revolučnímu charakteru grafenu a opravdu obrovskému počtu vědeckých prací, které se mu věnují, se domnívám, že seznam literatury mohl být nepatrně delší o několik nejvýznamnějších prací týkajících se ostatních výjimečných vlastností grafenu.
Kritérium hodnocení Známka
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosaž. 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 A
Práce s literaturou včetně citací B

Známka navržená oponentem: A