CHOVANEC, F. Organické fluorofory pro pokročilé aplikace [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická. 2025.

Posudek vedoucího

Vala, Martin

Student Bc. Filip Chovanec vypracoval diplomovou práci na aktuální téma studia materiálů pro pokročilé aplikace využívající organické fluorofory. Šlo o studii, která měla za cíl prozkoumat, zda je možné u vybraných skupin látek dosáhnout zesílené spontánní emise (ASE) pro potenciální použití v organických pevnolátkových laserech a identifikovat jaké mají mít vlastnosti. Během práce se musel naučit obsluhovat složitou aparaturu založenou na intenzivním laserovém zdroji, přípravu tenkých vrstev a řadu charakterizačních technik studia jejich vlastností. Práce byla bohužel poznamenána výpadky ve fungování aparatury díky čemuž nebylo možné realizovat všechny zamýšlené experimenty. I přes tento hendikep se studentovi podařilo vytvořit metodiku měření ASE a prokázat, že u některých látek je možné ASE vyvolat což hodnotím velmi kladně. Vytvoření metody studia tohoto jevu a identifikace potenciálně vhodných látek otevírá cestu pro další výzkum v této oblasti. I přesto, že student Bc. Filip Chovanec je studentem kombinované formy studia, je rozsah jím realizovaných experimentů srovnatelný s pracemi prezenčního studia. Student přistupoval k řešení úkolů a zpracování práce aktivně a samostatně. Nad experimentálními výsledky se kriticky zamýšlel a při průběžných konzultacích přicházel s vlastní interpretací pozorovaných zjištění. Samotná diplomová práce by zasluhovala lepší práci s literaturou, zejm. podrobnější rešerši v oblasti fluoroforů s intenzivní emisí se zaměřením na použité skupiny látek. S podrobnější rešerší by pak bylo i možné lépe diskutovat zjištěné výsledky a vyvodit ucelenější závěry. Práce svým rozsahem a zpracováním splňuje požadavky kladené na diplomovou práci. Vzhledem k některým nedostatkům hodnotím diplomovou práci Bc. Filipa Chovance celkově stupněm B.

Posudek oponenta

Pauk, Karel

Diplomová práce Bc. Filipa Chovance se věnuje fotofyzikální charakterizaci nových organických fluoroforů s cílem studovat jejich fluorescenčních vlastnosti, zejména jevy spojené se zesílenou spontánní emisí (ASE) v tenkých vrstvách. V tomto ohledu se jedná se o velmi náročné a technicky aktuální téma, které zasahuje do oblastí spektroskopie, materiálového inženýrství a optoelektroniky. Pro svou studii si diplomant vybral dvě nezávislé skupiny organických chromoforů, které rozdělil do dvou skupin a jejichž fotofyzikální charakterizací se zabývá. Na tomto místě je třeba ocenit ambici autora věnovat se komplexnímu a vědecky zajímavému jevu, jakým je například zesílená spontánní emise (ASE) u organických fluoroforů. Přestože zvolený směr je z výzkumného hlediska velmi perspektivní, samotné provedení a prezentace výsledků v této práci zůstávají za očekáváním. Autor se sám velmi iniciativně pouští do diskuze o jevech a skutečnostech, které vyplývají z jeho měření a zjištění, ale dle mého názoru o spoustě věcí postrádá hlubší porozumění a jeho ,,výklad“ působí dosti sporadicky a v několika případech i chybně. V další části posudku se zaměřím na výčet skutečností, na které jsem v práci narazil. Diplomová práce je z hlediska zadání úkolů zvláštně řazena. V první chvílí čtení, nebylo vůbec jasné, zda diplomant splnil zadání práce. Rešerše této práce měla zpracovat fluorofory s intenzivní emisí pro pokročilé aplikace. Namísto toho jsou obsáhle popisovány základní fotofyzikální děje jako je absorbce, fluorescence a jiné. Tyto informace by měly v práci zaznít již jen okrajově jelikož je práce je koncipována jako studie pokročilých fotofyzikálních jevů. Následuje, mě z neznámého důvodu seznámení s vybranými fluorofory, které jsou předmětem této práce a poté konečně zmíněná rešerše látek s intenzivní emisí pro pokročilé aplikace. Co je opravdu velký problém této práce, jsou literární odkazy. Na celou literární rešerši, jestli to tak jde vůbec nazvat, byly ,,obětovány“ tři literární díla, což je dle mého názoru v tak perspektivní disciplíně, jako jsou pokročilé organické fluorofory, trestuhodně málo. Navíc nejsou zmíněny ani velké literární review, ze kterých by tato práce mohla bohatě čerpat (viz. Jiang, G.; et al. Chemical Approaches to Optimize the Properties of Organic Fluorophores for Imaging and Sensing. Chem. Eur. J. 2024, 30(11), e202315217. https://doi.org/10.1002/chem.202315217, Zhang, X.; Lin, J.; Huang, P. Design Strategies and Biomedical Applications of Organic NIR-IIb Fluorophores. Chem. Commun. 2025, 61(20), 3447–3460. DOI: 10.1039/d4cc04532g. Lovell, T. C.; Branchaud, B. P.; Jasti, R. An Organic Chemist’s Guide to Fluorophores – Understanding Common and Newer Non-Planar Fluorescent Molecules for Biological Applications. Eur. J. Org. Chem. 2024, 2024(27), e202301196. doi.org/10.1002/ejoc.202301196. Shimizu, M.; Hiyama, T. Organic fluorophores exhibiting highly efficient photoluminescence in the solid state. Chem. Asian. J. 2010, 5, 1516 – 1531. https://doi.org/10.1002/asia.200900727.) Není citována ani jedna z nejrozsáhlejších publikací zabývající se právě větvenými distyrylbenzeny, které jsou právě předmětem této diplomové práce (viz. Gierschner, J.; Park, S. Y. Luminescent Distyrylbenzenes: Tailoring Molecular Structure and Crystalline Morphology. J. Mater. Chem. C 2013, 1(35), 5818–5832. DOI: 10.1039/c3tc31062k.). Celkově má práce 22 citací, což je na diplomovou práci dosti nedostatečné. Autor v práci často uvádí tvrzení bez odkazu na relevantní literaturu, což snižuje odbornou hodnotu textu a oslabuje důvěryhodnost prezentovaných závěrů. Ve vědecké práci je důležité opírat se o ověřené zdroje a jasně dokládat jednotlivá tvrzení. V neposlední řadě diplomant tvrdí, že použité látky pro diplomovou práci byly syntetizovány na Přírodovědecké fakultě Univerzity Palackého v Olomouci, což je pro mě jakožto jednoho z autorů těchto látek vcelku zajímavá informace, protože látky vybrané pro studii byly syntetizovány na Fakultě chemicko-technologické Univerzity Pardubice na Ústavu organické chemie a technologie. Diplomová práce diplomanta Bc. Filipa Chovance je celkově velmi podprůměrná. V práci se vyskytuje vysoký počet nejednoznačných vět, stylistických neobratností a některé termíny působí zavádějícím dojmem či jsou fakticky nepravdivé. Také rozvržení jednotlivých částí narušuje plynulost textu. Experimentální část je rozsáhlá, ale její zpracování je místy formálně i obsahově problematické. Některé výsledky nejsou interpretovány vůbec nebo jen velmi povrchně. Například interpretace ASE, což je vlastně takový highlight této studie, je věnována jen malá část práce, a to i s faktem, že u látky U29 se tento jev podařilo změřit, není toto zjištění nijak dále rozvíjeno. Není úplně jasné, proč symetrické distyrylbenzeny byly vyloučeny z měření ASE (např. pro nízkou kvalitu vrstev), ani jaké úsilí bylo věnováno zlepšení kvality těchto vrstev. Na druhou stranu z práce vyplývá, že diplomant věnoval experimentální práci hodně energie a informace získané studiem, trochu nešťastně zvolených fluoroforů, mají vysokou hodnotu a určitě budou přínosem pro další výzkum na tomto poli pokročilých aplikací. Zadané cíle byly splněny a práci doporučuji k obhajobě a hodnotím ji známkou: D Otázky a náměty k obhajobě: Str. 15, Popisovat látky z hlediska jemnosti prášku je hodně zavádějící a nemá fyzikální smysl. Str. 15, věta:…„Zmenou týchto reťazcov môžeme do istej miery ladiť ich fyzikálne, chemické a optické vlastnosti“ Jak toto autor ví? Kde je literatura pro podložení tohoto tvrzení. Str. 15, Nejedná se o pyrol-pyrolové jádro, ale o diketopyrrolopyrrolové jádro (od toho zkratka DPP) Str. 15, Chloroform nepatří mezi nepolární rozpouštědla s jeho dipól momentem 1,04. Str. 15, Látka 109, triarylamin není připojen konjugovaným systémem k akceptoru, ale přímo k akceptoru, jestliže autor donor nazývá triarylamin, což je také nesprávné, donor je zde difenylamin. Str. 15, autor píše že… ,,Látka U29 nemá výraznejšie donorné skupiny, okrem pyrolového kruhu“ Tato věta je celá nesprávná. Molekula U29 obsahuje jako donor skupinu piperidin, který je považován za slabší až srovnatelný donor jako skupina difenylamin, dále pyrolový kruh není vlastně pyrolový kruh, ale laktámový kruh, který zde funguje celý jako akceptor. Str. 15, Esterová skupina není připojena přímo, takže neprobíhá rezonance mezi laktámovým kruhem a esterovou funkční skupinou, uplatňuje se zde jen záporný indukční efekt, kdy odtah elektronů zde jistě bude, ale tvrdit tuto věc bez DFT výpočtů je zavádějící. Str. 15, Věta: …„V prípade najväčšej molekuly U97 musel byť tento reťazec predĺžený a rozvetvený“ opět není pravda. Je známo, že i alkylace methyljodidem způsobí vysokou rozpustnost takovéto molekuly. V tomto případě úplně nezáleží na rozvětvenosti a objemnosti alkylového řetězce, ale na rozrušení slabých mezimolekulárních sil, v tomto případě mezi N-H protonem a CO karbonylem. Této problematice se věnuje literatura kolem Stanislava Luňáka Jr., který také úzce spolupracuje s VUT Brno a UPa. Str. 16, N-cyklohexylová skupina neexistuje, jedná se o piperidin, který má navíc uhlíků jen pět. Str. 16, Molekuly distyrylbenzenů se neskládají z alternujících dvojných vazeb jak autor chybně tvrdí. Str. 16, Věta: … Svoju typickú farbu dostávajú práve vďaka dĺžke tohto -konjugovaného systému“. Co to znamená, že tyto látky mají typickou barvu? Str. 16, Celkový popis molekul symetrických distyrylbenzenů je velice fádní a povrchní. Str. 16, Piperidinová skupina nemá v molekule funkci sterickou, ale donorní, její ,,objemnost“ v porovnání se skupinou difenylamino je zanedbatelná, kdy zaujímá v rovině molekuly židličkovou konformaci bez výraznějšího vytočení. Str. 29, kapitola ,,příprava roztoků“ zbytečný, sáhodlouhý odstavec o zkoušce rozpustnosti vzorků. V experimentální části práce je opět teoretický popis použitých metod, který už byl buď zmíněn v teoretické části, nebo by do teoretické části měl patřit. Str. 36, píšete, že látka U109 a její červenější absorpce je následkem silnějšího push-pull efektu, což si odporuje s tvrzením na str. 15, kde tvrdíte, že je to naopak látka U97. Str. 36, autor píše, že ,,zelené“ látky jsou zelené z důvodu jejich -konjugovaného systému, který se svou délkou nemůže dostat do červené oblasti. Otázka je, proč by se měl dostat do červené oblasti? Červená barva je nějaký etalon kvality? Str. 37, co je to prostřední stilbenový můstek? Str. 37, Věta: …“ Naopak karbonylové skupiny v ketónoch sú skupinami, ktoré sú elektrónovo ochudené a majú tendenciu elektrónovú hustotu znižovať. Toto tvrzení je zavádějící. Když pominu systematičnost názvu ,,karbonylové skupiny v ketonech“ což je jedno a totéž, tak právě elektronově ochuzený je uhlík připojený na kyslík, ale ne celá skupina. Str. 38, Věta:…“V roztokoch, kde sú molekuly dobre oddelené a môžu takmer ľubovoľne rotovať a pohybovať sa, budú týmito fluktuáciami preferované nežiarivé prechody.“ Je opět zavádějící, protože toto oddělení může právě vést k uplatnění zářivých přechodů a zvýšení kvantových výtěžků. Spíše by se hodilo napsat: U fluoroforů s flexibilní strukturou může v roztoku dojít k efektivnímu zhášení excitovaného stavu v důsledku volné rotace nebo konformačních změn, které usnadňují neradiační návrat do základního stavu. Str. 45, diplomant tvrdí, že velký rozdíl mezi emisními maximy je způsoben vysokou planaritou látky U109, která ale naopak vůbec planární není. Připojené difenylaminové skupiny jsou vytočené do prostoru a planaritu narušují což platí i o samotných fenylech připojených k diketopyrrolopyrrolovému skeletu. Diplomant dost často zaměňuje pojmy jako HOMO-LUMO, který popisuje orbitalovou změnu a vhodnější je stav S - S, což je reálný excitovaný stav se zahrnutím elektronové korelace. Pro čtenáře by bylo určitě vhodnější, za prvé nějaké lepší značení použitých fluoroforů, a za druhé vzorce těchto látek u grafů uvádět, předejde se tak nekonečnému listování.

eVSKP id 160070