Study of cerium oxide thin films for biosensing applications

Abstract

Název práce: Studium tenkých vrstev oxidu ceru pro biosenzorické aplikace Autor: Yuliia Kosto Katedra: Katedra fyziky povrchů a plazmatu Vedoucí disertační práce: Prof. RNDr. Vladimír Matolín, DrSc. Abstrakt: Prezentovaná vědecká práce probíhala ve dvou hlavních směrech. Prvním z nich je zkoumání vazby jednoduchých biomolekul (glycin a sarkosin) na modelových vrstvach oxidu ceru povrchovými technikami: fotoelektronovou spektroskopií a absorpční rentgenovou spektroskopií v blízkosti hrany. Byla studována adsorpční chemie a tepelná stabilita molekul na oxidech v závislosti na oxidačním stavu kationů ceru, morfologii vrstev a na způsobu depozice molekul. Ukázalo se, že kyslíkové vakance v oxidu ovlivňují adsorpční geometrii glycinu a stimulují rozklad molekuly. Morfologie polykrystalického oxidu vykazovala stabilizační účinek na adsorbované vrstvě glycinu. Sarkosin deponovaný ve vakuu vytvořil hustě uspořádanou adsorbovanou vrstvu s molekulami směřujícími ven. Zajímavou skutečností plynoucí z naměřených výsledků je fakt, že molekulární vrstva nanesená z vodného roztoku, na rozdíl od depozice ve vakuu, indukuje kontinuální redukci oxidu ceru během tepelného žíhání. Druhým směrem této práce je studium polykrystalických tenkých vrstev oxidu ceru jako elekrody pro elektrochemickou a elektrochemiluminiscenční...

Title: Study of cerium oxide thin films for biosensing applications Author: Yuliia Kosto Department: Department of Surface and Plasma Science Supervisor: Prof. RNDr. Vladimír Matolín, DrSc. Abstract: The presented scientific work was conducted in two main directions. The first one is an investigation of the simple biomolecules (glycine and sarcosine) bonding to cerium oxide model films by surface science techniques: photoelectron and near-edge X-ray absorption spectroscopies. Adsorption chemistry and thermal stability of the molecules on the oxides were studied in relation to the oxidation state of ceria cations, film morphology, and molecular deposition method. The oxygen vacancies in the oxide were shown to affect the adsorption geometry of glycine and stimulate molecular decomposition. The polycrystalline oxide morphology provided stabilizing effect on the glycine adlayer. Sarcosine deposited in vacuum formed densely packed adlayer with the molecules directed outwards. Interestingly, the results revealed that molecular film deposited from the aqueous solution, in contrast to deposition in vacuum, induces continuous reduction of the cerium oxide during thermal annealing. The second part is a study of polycrystalline cerium oxide thin films as an electrode for electrochemical and electrochemiluminescent...