|
|
Advanced plasmonic materials for metasurfaces and photochemistry
Ligmajer, Filip ; Vala,, Milan (oponent) ; Bauch, Martin (oponent) ; Šikola, Tomáš (vedoucí práce)
Plasmonics – the scientific discipline dealing with interaction between light and metallic materials – when coupled with nanotechnology, offers unprecedented possibilities for light control and utilization. The outcome of this combination can be, for example, focusing of light below the diffraction limit, enhancement of emission or absorption of quantum emitters, or extremely sensitive detection of molecules. This thesis deals with possibilities how to utilize plasmonics for flat optical components, so-called metasurfaces, and for photocatalytic applications based on plasmonically generated electrons with high energy, so-called hot electrons. First, the fundamentals of plasmonics are explained and an overview of its most notable applications is provided. Then, three studies are presented, which cover the use of plasmonic nanostructures for the control of light polarization and phase, for creation of dynamically tunable metasurfaces, and for photo-electrochemistry with hot electrons. The common principle of these studies is the use of advanced – or within these fields uncommon – materials, like, for example, vanadium dioxide or transition metal dichalcogenides.
|
|
|
Fabrication and characterization of nanostructures with functional properties in the field of plasmonics
Babocký, Jiří ; Detz, Hermann (oponent) ; Vala,, Milan (oponent) ; Dub, Petr (vedoucí práce)
This PhD thesis deals with fabrication and characterisation of plasmonic nanostructures. The first part begins with short introduction into plasmonics following with description of methods, that are nowadays used for plasmonic nanostrucuture fabrication and characterisation. The second part of the thesis focusses on experiments, that have been done. The first one explores possibilities for application of variable pressure electron beam lithography for fabrication of plasmonic nanostructures on non-conductive substrates which can be useful for easy prototyping structures for the visible region. The next section discusses some aspects of fabrication of large plasmonic microstructures in the terahertz region using Electron beam lithography. The last part is dedicated to functional properties of plasmonic nanostructures, especially to quantitative characterization of far-field phase induced by plasmonic nanostructures and their applications in the field of optical metasurfaces - artificially designed surfaces, that can be used as planar optical components. The characterization is done using off-axis holographic microscopy. Different experimental approaches with respect to this technique are demonstrated and discussed.
|
|
|
Měření rezonančních vlastností plazmonických nanostruktur v transmisním a reflexním režimu spektroskopie dalekých polí
Klement, Robert ; Brzobohatý, Oto (oponent) ; Šikola, Tomáš (vedoucí práce)
Optická spektroskopie v dalekém poli umožňuje měření lokalizovaných plazmonických rezonancí na kovových nanostrukturách různých tvarů a velikostí při jejich osvětlení spojitým světlem. Při použití mikroskopie v temném poli je možné naměřit rozptyl na lokalizovaném plazmonu excitovaném na jediné izolované nanostruktuře. Za účelem těchto měření byla sestavena aparatura založená na komerčním systému duálního mikroskopu Nanonics. Experimenty provedené v rámci této práce ukazují vysokou citlivost aparatury v jejím současném stavu, umožňující naměření plazmonické rezonance jediné nanočástice. Navržená vylepšení aparatury by měla v blízké budoucnosti vést ještě k větší citlivosti a přesnosti měření.
|
|
| |
|
|
Application of Plasmon Polaritons in Nanophotonics
Břínek, Lukáš ; Petráček, Jiří (oponent) ; Dostálek,, Jakub (oponent) ; Dub, Petr (vedoucí práce)
The work deals with plasmonic antennas for infrared and visible wavelengths. This work involves fabrication, measurements and numerical modelling of optical properties of these structures. First, infrared plasmonic antennas deposited on the SRON layer with a signi cant absorption are studied both for their resonant and absorption properties. The antenna geometry providing maximal enhancement of the absorption eciency in the SRON layer is found. Subsequently, the ability of a plasmonic antenna resonance to enhance a given vibrational mode of its substrate (called SEIRS) possessing 3-4 material resonances is studied and conrmed on antennas on SRON. In the end, the measured cathodoluminescence spectra of visible antennas are presented to show dierent types of antenna excitation.
|
|
|
Příprava a testování SNOM sond se speciálními vlastnostmi
Hertl, Vít ; Kvapil, Michal (oponent) ; Spousta, Jiří (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce je zaměřena na přípravu funkčních sond z konvenčního dutého optického vlákna a jejich testování při měření na aparatuře SNOM. Dále se zde studují speciální vlastnosti těchto sond především jejich využití jako "nanoGIS". Předpokládá se vyřešení hlavních problémů spojených s přípravou sondy jako je například leptání vlákna zevnitř.
|
|
|
Plasmonic Resonant Antennas
Břínek, Lukáš ; Schmidt, Eduard (oponent) ; Šikola, Tomáš (vedoucí práce)
The diploma thesis deals with the field of infrared plasmonic antennas. To find surface plasmon polaritons (SPP) field enhancement the Finite-Difference Time-Domain Method (FDTD) simulations were done. As expected, the linear relation between the resonant wavelengths and length of antenna rods was found for the antennas made of platinum on a silicon substrate. In addition, the thesis reports on measurements of their resonant properties by the fabrication of antennas by the Focused Ion Beam (FIB) technique and the microscopic Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR). In case of antennas fabricated by FIB only the resonant wavelength shift of reflection spectra for negative antennas were observed. Finally, the thesis tries to explain the ”freezing” of resonant wavelengths for Pt antennas fabricated on silicon-rich oxynitride (SRON) substrates.
|
|
|
Výroba a testování mikrobolometru či jiného infračerveného detektoru na bázi plazmonických antén
Děcký, Marek ; Gallina, Pavel (oponent) ; Liška, Jiří (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá studiem a výrobou infračervených detektorů. Mimo provedení rešeršní studie na dané téma a téma plazmoniky, mezi hlavní výsledky této práce patří návrh, výroba a testování takového detektoru. Konkrétně pak nechlazeného mikrobolometru využívajícího plazmonických antén k zesílení absorpce pomocí silné vazby, jež vzniká mezi lokalizovanými plazmony zlatých antén a fonony tenké dielektrické vrstvy oxidu křemičitého. Samotná výroba mikrobolometrů několika různých typů na křemíkovém substrátu byla provedena za pomoci elektronové litografie, optické litografie a technikami depozice tenkých vrstev. Jednotlivé mikrobolometry se lišily především tloušťkou vrstvy mezi teplotně citlivými meandry a anténami ale také rozměrem antén. U prvních dvou sad mikrobolometrů bylo k vytvoření meandrů využito titanu, u poslední sady byl titan nahrazen platinou. Měřením elektrického odporu byla zjišťována reakce mikrobolometru na viditelné a infračervené záření. Bylo zjištěno, že vyrobené mikrobolometry s titanovými meandry výrazně reagovaly na viditelné světlo poklesem odporu. To znamená, že se chovaly jako polovodič. Na infračervené záření také reagovaly poklesem odporu, ale až při teplotách černého tělesa nad 400 °C. Reakce na viditelné a infračervené záření nebyla až na jednu výjimku pozorována u mikrobolometru s platinovými meandry.
|
|
|
Semianalytical approach to simulations in nanophotonics
Hrtoň, Martin ; Hohenester, Ulrich (oponent) ; Aizpurua, Javier (oponent) ; Šikola, Tomáš (vedoucí práce)
Numerical simulations have become an indispensable part of the design process in nanophotonics, which inevitably led to the development of specialized software dedicated to this task. Although there is a number of capable and commercially available options that can serve that purpose, many applications require data analysis that goes beyond the standardly offered analysis tools. The data post-processing lies at the focus of this thesis, with emphasis on the development of semianalytical models that are tailored specifically to each type of experiment, providing better insight into its physical background and improved agreement between theory and measurements. A major part of the thesis is dedicated to the plasmon enhanced electron paramagnetic resonance (PE EPR), a novel technique employing metallic antennas for enhancing the interaction between light and materials exhibiting magnetic spin transitions. Fundamental principles of this effect are laid down and a model facilitating rapid optimization of antenna arrays for thin film PE EPR spectroscopy is presented. Particular attention is paid to the current distribution and to advantages it offers when dealing with far-field projections and electromagnetic interaction between objects. This is further demonstrated on several applications, namely the phase imaging of metasurfaces using coherence controlled holographic microscope, the design of a metasurface-based fan-out element, and the multipolar analysis of far-fields generated by objects embedded within stratified media.
|
|
|
Fabrication and characterization of nanostructures with functional properties in the field of plasmonics
Babocký, Jiří ; Detz, Hermann (oponent) ; Vala,, Milan (oponent) ; Dub, Petr (vedoucí práce)
This PhD thesis deals with fabrication and characterisation of plasmonic nanostructures. The first part begins with short introduction into plasmonics following with description of methods, that are nowadays used for plasmonic nanostrucuture fabrication and characterisation. The second part of the thesis focusses on experiments, that have been done. The first one explores possibilities for application of variable pressure electron beam lithography for fabrication of plasmonic nanostructures on non-conductive substrates which can be useful for easy prototyping structures for the visible region. The next section discusses some aspects of fabrication of large plasmonic microstructures in the terahertz region using Electron beam lithography. The last part is dedicated to functional properties of plasmonic nanostructures, especially to quantitative characterization of far-field phase induced by plasmonic nanostructures and their applications in the field of optical metasurfaces - artificially designed surfaces, that can be used as planar optical components. The characterization is done using off-axis holographic microscopy. Different experimental approaches with respect to this technique are demonstrated and discussed.
|
host ::
RSS.