|
|
Design and fabrication of tunable dielectric metasurfaces for visible and infrared wavelengths
Kepič, Peter ; Dostálek, Jakub (referee) ; Ligmajer, Filip (advisor)
Metapovrchy sú nanoštruktúrované povrchy vytvorené za účelom špecifického ovládania propagácie svetla. Predstavujú revolúciu v oblastiach ultratenkých optických prvkov a nanofotonických obvodov. Zakomponovaním laditeľných dielektrických materiálov do metapovrchov sa otvára možnosť aktívne ovládať ich optické vlastnosti aj po tom, čo boli vyrobené. Oxid vanadičitý (VO2) takéto ladenie umožňuje vďaka svojej fázovej premene už pri teplote okolo 67°C a preto sa radí k najsľubnejším z laditeľných dielektrických materiálov. Nakoľko je možné postupnú fázovú premenu vo VO2 vybudiť opticky a lúč svetla je možné fokusovať do stopy s veľkosťou pár stoviek nanometrov, laditeľné metapovrchy obsahujúce VO2 by mohli byť ladené postupne a dokonca s nanometrovým rozlíšením. V tejto práci skúmame fázu a amplitúdu svetla po prechode VO2 nanoštruktúrami usporiadanými do metapovrchu navrhnutého pre viditeľnú zložku elektromagnetického žiarenia. Výskum fáze a amplitúdy je založený na numerických simuláciách VO2 nanoštruktúr (stavebných kameňov metapovrchov), ktoré sú následne overené experimentálnymi výsledkami. VO2 nanoštruktúry vykazujú taktiež Mieho dielektrické rezonancie, ktoré sú v závere tejto práce využité v postupne laditeľnom metapovrchu fungujúcom vo viditeľnej oblasti. Okrem termálneho ladenia je možné vyrobený metapovrch ovládať taktiež opticky, čo dokazuje možnosť postupného ladenia na nanometrových rozmeroch.
|
|
|
Arrays of plasmonic nanostructures made of phase-change materials
Kepič, Peter ; Kejík, Lukáš (referee) ; Ligmajer, Filip (advisor)
Kryštálovú štruktúru materiálov s fázovou premenou dokážeme meniť dodaním vonkajšej energie, čo má za následok zmenu ich elektrických alebo magnetických vlastností. Hoci sa tento efekt ovládania plazmonických rezonancií v nanofotonike využíva, dva materiály zvolené v tejto práci — oxid vanadičitý (VO2) a zliatina železa a ródia (FeRh) — neboli zatiaľ dostatočne preskúmané. Plazmonické rezonancie môžu byť charakterizované ako rezonancie electromagnetického poľa v kovovvých nanoštruktúrach. Týmito nanoštruktúrami sme dokonca schopní ovládať svetlo. Na začiatku tejto práce sa venujeme optimalizovaniu procesu elektrónovej litografie pre výrobu 50nm vysokých kovových nanodiskov s priemermi 40–200nm. V druhej časti skúmame optickú odozvu zlatých nanodiskov, aby sme lepšie pochopili povahu plazmonických rezonancií a interakcií medzi nimi. V poslednej časti sa venujeme optimalizácii výroby polykryštalického VO2 a meraniam optických odoziev VO2 a FeRh nanodiskov počas ich fázovej premeny. Pri meraní VO2 nanodiskov v dielektrickej fázi sme pozorovali Mieho rezonancie. Tieto nanodisky sa majú potenciál chovať ako laditeľné plazmonické štruktúry, ktorých Mieho rezonancie v dielektrickej fázy VO2 sa menia na plazmonické rezonancie v kovovej fázy. Počas merania FeRh nanodiskov sme pozorovali plazmonické rezonancie vo viditeľnom spektre. Tieto rezonancie môžu byť použité na zníženie energie potrebnej na prechod FeRh z anti-feromagnetickej do feromagnetickej fázy.
|
|
|
Advanced plasmonic materials for metasurfaces and photochemistry
Ligmajer, Filip ; Vala,, Milan (referee) ; Bauch, Martin (referee) ; Šikola, Tomáš (advisor)
Plazmonika, tedy vědní obor zabývající se interakcí světla s kovovými materiály, nabízí ve spojení s nanotechnologiemi nezvyklé možnosti, jak světlo ovládat a využívat. Výsledkem tohoto spojení může být například zaostřování světla pod difrakční limit, zesilování emise nebo absorbce kvantových zářičů, či extrémně citlivá detekce molekul. Tato práce se zabývá zejména možnostmi využití plazmoniky pro vývoj plošných optických prvků, tzv. metapovrchů, a pro fotokatalytické aplikace založené na plazmonicky generovaných elektronech s vysokou energií, tzv. horkých elektronech. Nejprve jsou vysvětleny teoretické základy plazmoniky a je poskytnut přehled jejích nejvýznamnějších aplikací. Poté jsou představeny tři studie zabývající se využitím plazmonických nanostruktur pro ovládání fáze a polarizace světla, pro vytváření dynamicky laditelných metapovrchů, a pro foto-elektrochemii s horkými elektrony. Společným prvkem těchto studií je pak používání pokročilých, resp. v rámci těchto oblastí netradičních, materiálů, jako např. oxidu vanadičitého nebo dichalkogenidů přechodných kovů.
|
guest ::
