|
|
Dielectric metasurfaces as modern optical components
Rovenská, Katarína ; Kolařík, Vladimír (oponent) ; Ligmajer, Filip (vedoucí práce)
Thanks to their high versatility and low spatial demands, metasurfaces are promising as replacements of traditional optical components. Within this thesis, attention is brought mostly to the metasurfaces which can replace half wave plates and diffractive beam splitters. Two strategies for fabrication of high-aspect ratio nanostructures from titanium dioxide are demonstrated -- one employing reactive ion etching of TiO2 layer through a metallic hardmask, the other using a patterned electron resist as a mold for atomic layer deposition of TiO2. The optical properties of the fabricated structures, such as phase shift and transmissivity, are also characterized and analyzed.
|
|
|
Arrays of plasmonic nanostructures made of phase-change materials
Kepič, Peter ; Kejík, Lukáš (oponent) ; Ligmajer, Filip (vedoucí práce)
The crystal structure of phase-change materials can be reconfigured by external stimuli, which often result in a change of materials electrical or magnetic properties. Although this effect has been already used to modulate plasmonic resonances in nanophotonics, it has not been fully examined for the two materials chosen in this work — vanadium dioxide (VO2) and iron-rhodium alloy (FeRh). Plasmonic resonances can be described as resonances of electromagnetic field in metallic nanostructures. With these nanostructures we are even able to modulate light. In this thesis, we firstly optimized electron beam lithography process for production of metal nanodiscs with 40–200nm diameters. Secondly, we measured an optical response of gold nanodiscs to better understand the nature of their plasmonic resonances and interactions between them. Lastly, we described the optimization of polycrystalline VO2 growth and measured optical responses of VO2 and FeRh nanodiscs during their respective phase transitions. Our observation of Mie’s resonances in the dielectric phase of the VO2 nanodiscs suggests, that they have a potential to act as tunable plasmonic resonators which switch from Mie’s resonances in the dielectric phase into plasmonic resonances in the metallic one. When measuring the FeRh nanodiscs, we observed plasmonic resonances in the visible part of the spectrum. These resonances can be used to facilitate FeRh transition from an anti-ferromagnetic to a ferromagnetic phase, as they could lower the required latent heat.
|
|
|
Limitations and Possibilities of Nanostructurized Silver Amalgam
Daňhel, Aleš ; Šebest, Peter ; Vidláková, Pavlína ; Ligmajer, Filip
Variability of silver amalgam offers a row of opportunities for its application in electrochemical and spectroelectrochemical methods, thanks to its chemical, mechanical, electrochemical and spectrometric properties. This work briefly revews preparation possibilities and limitations of nanostructurized crystalas and nanopartices pf silver amalgam at different forms of carbon metals (Ag, Au, Pt) and transparent materials (ITO, FTO). These detection sysytems are in the scope of ongoing systematics research with the potential to indevelopment of novel working (micro)electrodes and spectroelectrochemical cells, potentially utilizable in modern (bio)analytical applictions.
|
|
|
Electrochemical Deposition of Silver Amalgam Particles on Pyrolitic Graphite Electrode
Šebest, Peter ; Havranová-Vidláková, Pavlína ; Ligmajer, Filip ; Fojta, Miroslav ; Daňhel, Aleš
Silver solid amalgam represents suitable alternative electrode material to metallic mercury, Controlled electrodeposition of variable silver amalgam particles (AgAP) on the surface of pyrolitic graphite electrode from an electrolyte containing Agt It and Hg(II) ions is reported as a novel method suitable lot preparation of perspective supporting materials Scanning electron microscopy including energy-disperse X-ray spectrometer and image processing software were used for analysis of composition and morphology of AgAP on POE A model electrochemically reducible 4-niirophenol was used to test a potential applicability of AgAp-PGE in electroanalytical methods.
|
|
|
Preparation and Characterization of Silver Amalgam Particles on Gold Electrode Surface
Havranová-Vidláková, Pavlína ; Šebest, Peter ; Ligmajer, Filip ; Fojta, Miroslav ; Daňhel, Aleš
This work is focused on the preparation of silver amalgam particles by its direct electrodeposition on gold surfaces using double pulse chronoamperometry from solution containing soluble Ag+ and Hg2+ ionts. During the electrodepositions of silver amalgam particles, different: i) parameters of chronoamperometry, ii) Ag/Hg ratio in solution and iii) gold electrodes were studied. All the prepared amalgam particles were characterized by scanning electron microscope with energy dispersive X-ray spectroscopy and electrochemical methods. Voltammetric application of the gold electrodes decorated by sliver amalgam particles was confirmed by analysis of model organic nitrocompound using cyclic voltammetry.
|
|
|
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.
|
|
|
Kovové nanostruktury s trojrozměrnou topografií pro plazmoniku
Rovenská, Katarína ; Kvapil, Michal (oponent) ; Ligmajer, Filip (vedoucí práce)
Vďaka vysokej koncentrácii voľných elektrónov môže v kovových nanoštruktúrach dochádzať k plazmovej rezonancii. Podobu frekvenčnej závislosti plazmovej rezonancie nanoštruktúr možno meniť viacerými faktormi, čo rozširuje pole ich uplatnenia, dané ich schopnosťou fokusovať svetlo pod difrakčný limit. Predkladaná práca sa zaoberá výrobou zlatých nanoštruktúr pripravených pomocou elektrónovej litografie na kremíkovom substráte. Topografia substrátu je následne upravená technikou mokrého anizotropného leptania. Súčasťou práce je tiež stručný prehľad metód využívaných k výrobe nanoštruktúr s planárnou i trojrozmernou topografiou. Práca ďalej využitím infračervenej spektroskopie analyzuje vplyv veľkosti, tvaru a rozstupu nanoštruktúr ako aj topografie kremíkového substrátu na optickú odozvu pripravených nanoštruktúr. Výsledky predkladanej práce overujú známe trendy spektrálnej závislosti optických charakteristík na spomenutých parametroch v strednej oblasti infračerveného spektra.
|
|
|
Plazmonicky aktivní elektrochemické elektrody na bázi nanotrubic sulfidu wolframičitého pokrytých zlatými nanočásticemi
Salajková, Zita ; Daňhel,, Aleš (oponent) ; Ligmajer, Filip (vedoucí práce)
Při dopadu elektromagnetické vlny na kovovou nanostrukturu dochází za určitých podmínek k jejímu svázání s kmity elektronů a ke vzniku tzv. povrchových plazmonových polaritonů. Při nezářivém zániku těchto kolektivních oscilací dochází k excitaci nosičů náboje, které pak mají na krátký čas mnohem větší energii, než jaká by jim příslušela čistě na základě teploty nanostruktury. Tyto tzv. horké elektrony a díry nacházejí svoje využití ve fotochemických aplikacích, například v reakcích probíhajících na fotoaktivních elektrodách, kde horké elektrony fungují jako katalyzátory. Při výrobě těchto elektrod se nabízí využít zlatých nanočástic, které díky vybuzení plazmonů vykazují ve viditelné nebo blízké infračervené oblasti výrazně (rezonančně) zesílenou absorpci, což by např. mohlo zefektivnit využití solární energie. Tato práce se zabývá elektrochemickými experimenty, které mají sloužit k objasnění principů fotochemických reakcí za přítomností horkých elektronů v našem modelovém systému. Ten je tvořen skleněnými elektrodami s vrstvou cínem dopovaného oxidu inditého pokrytého nanotrubkami ze sulfidu wolframičitého, které na sobě nesou zlaté nanočástice a elektrolytem obsahujícím redoxní komplexy. Porovnání chronoamperometrických měření na jednotlivých součástech tohoto systému ukazuje, že excitace plazmonických nanočástic skutečně vede ke vzniku fotoproudu a že elektrochemické metody mohou sloužit k analýze fotochemických reakcí katalyzovaných horkými elektrony.
|
|
|
Uspořádaná a neuspořádaná pole koloidních nanočástic a jejich využití pro detekci biomolekul
Ligmajer, Filip ; Rezek, Bohuslav (oponent) ; Kolíbal, Miroslav (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá depozicí zlatých nanočástic na křemíkové povrchy pomocí řízeného uspořádávání z jejich koloidních roztoků a možným uplatněním nanočástic v detekci biomolekul. Bylo ukázáno, že upravením pH roztoku a modifikací povrchových chemických skupin pomocí expozice vzorku elektronovým svazkem je možné dosáhnout depozice nanočástic do polí s velkou přesností. Spektroskopická elipsometrie byla poté využita k analýze připravených vrstev nanočástic a její kombinace s teorií efektivních prostředí prokázala schopnost určit rozměry nanočástic a jejich koncentraci na povrchu. Za pomocí experimentů s thiolovanými oligonukleotidy bylo ukázáno, že s pomocí elipsometrie lze detekovat i malé změny v okolí nanočástic způsobené přítomností biomolekul, což může umožnit její využití v oblasti biodetekce.
|
|
| |
host ::
RSS.