Metody environmentální rastrovací elektronové mikroskopie pro studium zmrazených roztoků
Loading...
Date
Authors
Závacká, Kamila
ORCID
Advisor
Referee
Mark
P
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií
Abstract
Navzdory tomu, že nás zmrazené vodné roztoky denně obklopují, jejich vlastnosti a chování stále nejsou plně popsány a pochopeny. Díky vysokému rozlišení a hloubce ostrosti je pro detailní pozorování morfologie a velikosti ledových vzorků a procesů ve vzorcích ledu nejvhodnější metodou elektronová mikroskopie. Pro pozorování vzorků při teplotách relevantních pro životní prostředí se jako nejlepší volba nabízí metoda environmentální rastrovací elektronové mikroskopie. Z důvodu extrémní náročnosti udržení termodynamické rovnováhy nezbytné pro úspěšné pozorování neporušených vzorků ledu v EREM, tato práce představuje novou metodiku zvanou „Subzero ESEM“. „Subzero ESEM“ umožňuje pozorování nezměněných vzorků v podmínkách blízkých přírodě. Tato metodika je založena především na znalosti skutečné teploty povrchu vzorku a přesné hodnoty parciálního tlaku vodní páry ve směsi plynů v blízkosti vzorku. Pro získání těchto hodnot byly definovány okrajové podmínky pro teplotní simulace v softwaru Ansys a vypočtené výsledky byly zpracovány a diskutovány. Parciální tlak vodní páry byl vypočten na základě změřené vlhkosti a teploty blízkého okolí vzorku. Tato práce prezentuje několik úspěšných pozorování, kdy byl vzorek ledu sledován jako statický po dobu několika minut. Široká použitelnost této nové metodiky je demonstrována na několika příkladech týkajících se skladování léčiv a potravin a základního výzkumu ledu. Dále jsou stručně představeny čtyři autorovy články publikované v impaktovaných časopisech.
Frozen aqueous solutions surround us on a daily basis, yet their properties and behaviour are still not fully described and understood. For detailed observation of morphology, size and processes in the ice samples, high resolution electron microscopy is the most suitable method to use. To observe samples at environmentally relevant temperatures, the method of environmental electron scanning microscopy appears to be the best choice. Since it is extremely challenging to maintain the thermodynamic equilibrium for successful observation of intact ice samples in ESEM, this thesis introduces the “Subzero ESEM” methodology. “Subzero ESEM” enables observation of unchanged samples at close to natural conditions. The methodology is based mainly on the knowledge of the actual temperature of sample surface and exact value of the partial pressure of water vapour in the gas mixture in vicinity to the sample. To gain these values, boundary conditions for Ansys software temperature simulation were prepared and the computed results were processed and discussed. The water vapour partial pressure was calculated based on the humidity and temperature of the close sample surroundings. This thesis shows several successful observations when the ice sample was monitored to be static over several minutes. The wide applicability of this new methodology is demonstrated on several examples in relevance to the drug and food storage and basic research of ice. Moreover, four author’s original articles published in impacted journals are briefly introduced.
Frozen aqueous solutions surround us on a daily basis, yet their properties and behaviour are still not fully described and understood. For detailed observation of morphology, size and processes in the ice samples, high resolution electron microscopy is the most suitable method to use. To observe samples at environmentally relevant temperatures, the method of environmental electron scanning microscopy appears to be the best choice. Since it is extremely challenging to maintain the thermodynamic equilibrium for successful observation of intact ice samples in ESEM, this thesis introduces the “Subzero ESEM” methodology. “Subzero ESEM” enables observation of unchanged samples at close to natural conditions. The methodology is based mainly on the knowledge of the actual temperature of sample surface and exact value of the partial pressure of water vapour in the gas mixture in vicinity to the sample. To gain these values, boundary conditions for Ansys software temperature simulation were prepared and the computed results were processed and discussed. The water vapour partial pressure was calculated based on the humidity and temperature of the close sample surroundings. This thesis shows several successful observations when the ice sample was monitored to be static over several minutes. The wide applicability of this new methodology is demonstrated on several examples in relevance to the drug and food storage and basic research of ice. Moreover, four author’s original articles published in impacted journals are briefly introduced.
Description
Citation
ZÁVACKÁ, K. Metody environmentální rastrovací elektronové mikroskopie pro studium zmrazených roztoků [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2024.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
en
Study field
bez specializace
Comittee
doc. Ing. Jiří Vaněk, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Jiří Maxa, Ph.D. (člen)
Prof. Dr. Thomas Loerting - reviewer (člen)
doc. Ing. Josef Jirák, CSc. - reviewer (člen)
prof. Ing. Václav Uruba, CSc. (člen)
prof. Ing. Vladimír Horák, CSc. (člen)
Date of acceptance
2024-10-30
Defence
Doktorandka úspěšně prezentovala svoji práci a excelentně zodpověděla všechny dotazy oponentů a členů komise.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení