Nanopatterned alumina-based materials for electrochemical sensors and biosensors

Dizertační práce je zaměřena na základní výzkum a vývoj nanostrukturovaných povrchů připravených pomocí nanoporézní aluminy. Metodou anodické oxidace byly připraveny různé druhy nanostrukturovaných povrchů se zlatými nanostrukturami a nanoporézní aluminové membrány pro využití v elektrochemických senzorech a biosenzorech. Nanostrukturované povrchy byly připravovány metodou elektrochemické anodizace hliníkového materiálu za vzniku hexagonálně uspořádaných nanopórů. Do nanoporézních masek pak bylo elektrochemicky redukcí z roztoku dikyanozlatnanu draselného deponováno zlato metodou pulzní depozice. Připravené zlaté nanostrukturované povrchy byly elektrochemicky charakterizovány elektrochemickou impedanční spektroskopií a voltametrií, byla zkoumána jejich teplotní stabilita a vliv žíhání při atmosférickém tlaku i ve vakuu na jejich elektrochemické chování. V další části práce byly připraveny zlaté nanostruktury o různých rozměrech a byl sledován vliv tvaru a rozměrů nanostruktur na elektrochemické chování. Nanostrukturované povrchy byly také modifikovány 11–merkaptoundekanovou kyselinou a byl sledován vliv modifikace na elektrochemické výsledky. Poslední část práce se věnuje přípravě nanoporézních aluminových membrán a studiu jejich molekulové propustnosti.The doctoral thesis is focused on basic research and development of nanostructured surfaces prepared using anodic alumina material. Various types of gold nanostructured surfaces and nanoporous aluminum membranes for electrochemical sensors and biosensors were prepared using the anodic oxidation method. Nanostructured surfaces were prepared by electrochemical anodization of aluminum material to form hexagonally arranged nanopores. Gold was then deposited into the nanoporous masks by electrochemical reduction from potassium dicyanoaurate solution using a pulse deposition method. The prepared nanostructured gold surfaces were electrochemically characterized by electrochemical impedance spectroscopy and voltammetry. Temperature stability and the effect of annealing on their electrochemical behavior at atmospheric pressure as well as in the vacuum were investigated. Then, gold nanostructures of various dimensions were prepared and the influence of their shape and dimensions on the electrochemical behavior was studied. Nanostructured surfaces were also modified with 11–mercaptoundecanoic acid, and the effect of this modification on the electrochemical results was studied. In the last part of the work, nanoporous aluminum membranes were prepared, and their permeability was studied.