|
|
Kvantová statistika a koherence fotonů emitovaných opticky modulovanými elektronovými svazky
Kuchař, Marek ; Kozák, Martin (vedoucí práce) ; Konečná, Andrea (oponent)
Interakce vysoce energetických elektronů s látkou je využívána ke studiu a zobra- zování struktury materiálů v elektronové mikroskopii a difrakci. Jednou z forem této in- terakce je emise fotonu díky vazbě elektromagnetického pole elektronu s polarizací látky v jeho blízkosti, jedná se o jev tzv. katodoluminiscence. Nedávné teoretické práce před- povídají, že by mohlo být možné optickou koherenci přenesenou do elektronové vlnové funkce pomocí modulace skrze optická pole následně pozorovat v koherenčních vlastnos- tech emitovaných fotonů. V této práci se zabýváme rozšířením současně používaného teoretického formalismu pro studium tohoto efektu s cílem hlubšího porozumění díky studiu různých režimů optické modulace elektronového svazku. V první části popisujeme důležité aspekty interakce elektronů s látkou vyplývající z klasické elektrodynamiky a v druhé části systematicky budujeme kvantově elektrodynamický formalismus pro studium statistiky emitovaných fotonů. Pomocí numerických simulací pak na základě analytick- ých výsledků diskutujeme očekávanou závislost jejich míry koherence na relevantních fyzikálních parametrech. 1
|
|
|
Dichroism in electron energy-loss spectroscopy
Ošmera, Martin ; Lourenço-Martins, Hugo (oponent) ; Konečná, Andrea (vedoucí práce)
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.
|
|
|
Enhanced spectroscopy with photons and electrons
Kabát, Jiří ; Neuman, Tomáš (oponent) ; Konečná, Andrea (vedoucí práce)
One of the main applications of infrared spectroscopy is analysis of the composition and chemical properties of molecular samples. However, the far-field infrared spectroscopy techniques often suffer to detect small amounts of molecules. One of the ways to overcome the low signal of minute molecular amounts is by introducing the influence of a strong near field. In this thesis, we theoretically study the enhanced infrared spectroscopy with photon and electron probes. First, we review the theoretical background, with a focus on electrodynamics and nanophotonics. Then we show the results of numerical and analytical calculations for the optical cross sections and the electron energy loss spectra for nano-antennas. The main part of this thesis deals with semi-analytical modeling of the antenna-molecules system, where we compare the results of molecular signatures in the spectra from the model with the numerical simulations. Last, we establish figures of merit for designing nano-antenna with the best performance in enhanced spectroscopy for the considered system and signal detection.
|
|
|
Plazmonický bleskosvodný jev
Řepa, Rostislav ; Konečná, Andrea (oponent) ; Křápek, Vlastimil (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá experimentálním a teoretickým výzkumem plazmonického bleskosvodného jevu. Vliv křivosti povrchu plazmonické antény na zesílení elektromagnetického pole při excitacích lokalizovaných povrchových plazmonů je studován pomocí spektroskopie energiových ztrát elektronů. V první kapitole je popsán teoretický základ založený na interakcích mezi elektromagnetickým polem a vodivostními elektrony v kovech. Dále jsou představeny použité experimentální a teoretické metody, které zahrnují výrobní proces plazmonických antén či průběh numerických simulací. Pozorované rezonance lokalizovaných povrchových plazmonů jsou charakterizovány se spektrálním a prostorovým rozlišením. Teoretické výpočty ztrátových spekter jsou srovnány s naměřenými spektry a je vyhodnoceno zesílení pole vlivem křivosti plazmonické antény.
|
|
|
Fabrication, optimization and in-situ characterization of thermally tunable vanadium dioxide nanostructures
Krpenský, Jan ; Maniš, Jaroslav (oponent) ; Konečná, Andrea (vedoucí práce)
Vanadium dioxide (VO2) has attracted increasing attention over the past decades due to its metal-insulator phase transition at temperature around 68 °C. This phase change is accompanied by lattice change from monoclinic (dielectric) to tetragonal (metal), lattice shrinking in the metallic state, and stark difference in the infrared transmittance between both phases. However, fabrication of VO2 thin films can be challenging due to other possible stoichiometric configurations, such as VO, V2O3, or V2O5. Many fabrication techniques have been used in recent years, where optimized fabrication process produces VxOy in the desired stoichiometry of VO2. In this Thesis, a summary of three deposition techniques suitable for the deposition of VO2 thin films is made and the process of creating thin samples (lamellae) suitable for study in the transmission electron microscopy (TEM) via focused ion beam (FIB) is described. Utilizing TEM with in-situ heating for characterization of VO2 samples produces valuable information on the microstructure of VO2 both below and above the transition temperature. In addition, electron energy-loss spectroscopy gives precious insight into the changing of different stoichiometries of VO2 in correlation to the thickness of the examined sample, near the sample edge in particular.
|
|
|
Phase plates for transmission electron microscopy
Špičáková, Tereza ; Sháněl, Ondřej (oponent) ; Konečná, Andrea (vedoucí práce)
Samples consisting of light atoms, such as biological samples, provide low contrast in the transmission electron microscope images. However, introducing an additional phase shift between the electrons carrying the information of the sample and the background electrons can enhance the contrast significantly without impacting the quality of the image. This effect can be achieved by using a phase plate in the microscope. Phase plates based on a thin amorphous carbon film are used in conventional transmission electron microscopes. In recent years, extensive research in advanced phase plate design has been carried out. Yet, only a few studies on materials for the thin film-based phase plates have been published. For this reason, the main goal of this master’s project is to design measurements of the phase-shifting properties of various materials. In the first part of this thesis, the theory of electron wave imaging in a transmission electron microscope is described. Then, we review and compare phase plate designs. In the second part, four designs of the experimental setup are presented, out of which two have been tested experimentally. The measurements have been performed on a series of samples of different thicknesses and materials, and the results have been appropriately analysed. Furthermore, the qualitative behaviour of the tested designs has been compared to theoretical computations.
|
|
|
Modelování spekter energiových ztrát elektronů nanostruktur oxidu vanadičitého
Kabát, Jiří ; Křápek, Vlastimil (oponent) ; Konečná, Andrea (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá charakterizací optických módů v nanostrukturách z oxidu vanadičitého (VO2), zejména jejich studiem za pomoci numerických simulací spektroskopie energiových ztrát elektronů (EELS). Mezi studované optické módy patří plazmony, fonony a Mieho rezonance, pro něž je provedena rešerše. VO2 prodělává fázovou přeměnu při překročení teploty přibližně 67 °C z izolující fáze na kovovou fázi. Tato fázová přeměna je také spjata s velkou změnou optických vlastností nabízející potenciální využití v oboru nanofotoniky. Hlavní část práce je věnována numerickým simulacím, které byly nejprve provedeny pro tenkou vrstvu VO2 a následně pro VO2 nanočástice. V nanočásticích v kovové fázi byly v simulacích pozorovány energiové ztráty elektronů způsobené plazmony a lokalizovanými povrchovými plazmony, jež byly charakterizovány a vykresleny za pomocí prostorově závislých EELS map. V nanočásticích v izolující fázi byly pozorovány ztráty způsobené fononovými excitacemi a také absorpcí. Pro některé geometrie nanočástic se zde však také objevily ztráty, které by potenciálně mohly souviset s excitacemi Mieho rezonancí.
|
|
|
Detekce lokalizovaných povrchových plazmonů na kovových nanostrukturách
Konečná, Andrea ; Dub, Petr (oponent) ; Kalousek, Radek (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá teoretickým a experimentálním studiem lokalizovaných povrchových plazmonů vznikajících na kovových nanostrukturách. Analytické výpočty byly srovnány se simulacemi a s měřeními provedenými pomocí sestavené aparatury, pro infračervenou oblast byla využita fourierovská infračervená spektroskopie (FT-IR). Výsledky byly dále diskutovány s ohledem na platnost provedených aproximací a také na kvalitu vyrobených nanostruktur.
|
|
|
Optical dichroism in vortex electron energy-loss spectroscopy
Ošmera, Martin ; Dub, Petr (oponent) ; Konečná, Andrea (vedoucí práce)
Vortex electron beams (VEBs) carry orbital angular momentum and when they interact with a chiral specimen, dichroism can be observed. In electron energy loss spectroscopy, left-handed VEBs yield different spectra than right-handed VEBs. This could be utilized in the analysis of chiral molecules or nanostructures. We present a semianalytical fully-retarded model for the interaction of a non-focused VEB with a point-like particle, and a numerical quasistatic model for the interaction of a non-focused VEB with a \enquote{macroscopic} chiral nanostructure.
|
|
|
Interakce kovových nanočástic a rychlých elektronů
Konečná, Andrea ; Tyc, Tomáš (oponent) ; Dub, Petr (vedoucí práce)
Rastrovací prozařovací elektronová mikroskopie je jednou ze základních technik vhodnou nejen pro zobrazování nanostruktur, ale může být také použita pro různé druhy spektroskopií a, jak bylo nedávno ukázáno, i pro nanomanipulaci. V této práci se zabýváme interakcí rychlých elektronů a kovových sférických nanočástic, konkrétně hliníkových a zlatých nanokuliček. Nejprve prezentujeme jak analytické, tak numerické výpočty spekter energiových ztrát elektronů a jejich analýzu pro různé parametry. Hlavní část práce je věnována teoretickým výpočtům sil působících na nanokuličku díky elektronu prolétávajícímu v její těsné blízkosti. Na základě našich nových výsledků odhalujících časový vývoj mechanické síly také navrhujeme možný mechanismus stojící za rozpohybováním nanočástic v elektronovém mikroskopu.
|
host ::
RSS.