Studium koloidních suspenzí křemíkových nanokrystalů

Abstract

Práce se věnuje optickým a biofyzikálním vlastnostem koloidních suspenzí nanokrystalů porézního křemíku (dále jen por-Si) v různých rozpouštědlech, podmínkám vzniku por-Si s různými maximy luminiscence a jejich optické charakterizaci (emisní a excitační spektra). Pro oranžový por-Si je změřena doba života excitovaného stavu = (28,6±0,9) us na emisní vlnové délce 600 nm pomocí časově rozlišené fluorescence. Chování por-Si a drceného křemíku (krystaly o velikosti 1um) v biologickém prostředí je studováno na buněčné linii L929 (myší fibroblasty) pomocí transmisní mikroskopie, časosběrného mikrofotografování vývoje buněčné kultury, fluorescenční mikroskopie a skanovací elektronové mikroskopie (SEM). Transmisní snímky dokazují vznik agregátu v médiu za přítomnosti por-Si nebo drceného křemíku, tyto agregáty se dostávají do vnitřního prostředí buněk. Při velkých koncentracích drceného křemíku je pozorováno odumírání buněk. Por-Si měl mírně negativní vliv na vývoj buněčné kultury při velkých koncentracích, ale buňky byly životaschopné a docházelo k jejich dělení, následující generace vykazovala normální vývoj. Pomocí fluorescenční mikroskopie je studován oranžově emitující por-Si, který se zřejmě koncentruje na buněčných membránách, jeho přítomnost je prokázána i ve vnitřním prostředí buňky. SEM prokázala...

This diploma thesis deals with optical and biophysical properties of colloidal suspensions of porous nanocrystalline silicon (por-Si) in different media, conditions necessary to create por-Si with different luminescence peaks and their optical characterization (emission and excitation spectra). The lifetime excited state = (28,6±0,9) us on emission wavelength 600 nm for orange emitting por-Si is measured by the time resolved fluorescence. The behaviour of por-Si and grinded silicon (crystals of size about 1um) in biological environment (L929 mouse fibroblast) is studied with optical transmission microscopy, time-lapse microphotography of cell culture evolution, fluorescent microscopy, and scanning electron microscopy (SEM). Transmission pictures prove an aggregation in presence of por-Si in media. This aggregates are going to internal environment of cells. At high concentration of grinded silicon we see meronecrosis. Por-Si has had also mildly negative effect on evolution of cell culture at very high concentrations, but cells are viable and cell division proceeds normally - next cell generation shows normal behaviour. Fluorescence microscopy used on orange emitting por-Si shows that por-Si is concentrated probably on cell membranes and its presence in internal cell environment is also proved. SEM proved...