Original title: Dichroismus ve spektroskopii energiových ztrát elektronů
Translated title: Dichroism in electron energy-loss spectroscopy
Authors: Ošmera, Martin ; Lourenço-Martins, Hugo (referee) ; Konečná, Andrea (advisor)
Document type: Master’s theses
Year: 2024
Language: eng
Publisher: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract: [eng] [cze]
Vortexové (vírové) elektronové svazky jsou třídou volných elektronových stavů nesoucích orbitální moment hybnosti. Při experimentech ve spektroskopii energiových ztrát elektronů (EELS) na chirálních vzorcích je možné pozorovat měřitelný rozdíl v datech získaných při použití pravotočivých a levotočivých vortexů. Toto chování nazýváme dichroismem. V této práci jsme uvažovali dva (chirální) vzorky. Nejprve jsme vypracovali rešerši teorie fononů a možností jejich excitace v EELS experimentech realizovaných na dvourozměrných krystalech s šesterečnou mřížkou. Poté jsme se zaměřili na teoretický model excitace lokalizovaných plazmonů na prototypu chirální nanočástice -- jednoho závitu šroubovice. Navrhli jsme experiment, ve kterém je EEL spektrum rozloženo podle orbitálního momentu hybnosti elektronů před a po interakci. Tento experiment jsme teroeticky studovali jak analyticky, tak s použitím numerických simulací. Ukázali jsme podmínky nutné k pozorování dichroického signálu a také možnosti optimalizace experimentálních signálů pro jeho maximalizaci. Vortex electron beams (VEBs) are a class of chiral free electron states carrying orbital angular momentum (OAM). Right-handed and left-handed VEBs, acting as probes, can interact differently with chiral objects, yielding measurably different results in electron energy-loss spectroscopy (EELS) experiments. This nontrivial behavior is usually referred to as dichroism. In this theoretical thesis, we considered two different (chiral) samples. First, we reviewed the theory of phonon excitation in 2D hexagonal crystals and studied the possibility of the prediction of vibrational-EEL signal. We then followed with a theoretical model of localized surface plasmon excitation on a prototype of a chiral plasmonic nanoantena -- single-twist helix. We proposed an experiment, in which the EEL spectrum is resolved in pre-interaction and post-interaction OAM. We treated this problem both analytically and numerically and showed conditions necessary for the emergence of dichroism, as well as the possibility of optimizing the experimental parameters for maximization of the dichroism.
Keywords: chiralita; fázová singularita; helix; low-loss EELS; nanoanténa; orbitální moment hybnosti; plasmonika; vibrační EELS; šroubovice; chirality; helix; low-loss EELS; nanoantenna; orbital angular momentum; phase singularity; plasmonics; vibrational EELS

Institution: Brno University of Technology (web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library.
Original record: https://hdl.handle.net/11012/247317

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-619291


The record appears in these collections:
Universities and colleges > Public universities > Brno University of Technology
Academic theses (ETDs) > Master’s theses