|
|
Vedené vlny v periodických strukturách a jejich senzorové aplikace
Vala, Milan ; Homola, Jiří (vedoucí práce) ; Richter, Ivan (oponent)
Práce je uvedena popisem základních vlastností povrchových plazmonů šířících se podél rozhraní kov-dielektrikum a podél struktury s tenkým kovovým filmem obklopeným z obou stran dielektriky se shodným indexem lomu. Je ukázáno, že na symetrické struktuře s tenkou vrstvou kovu lze vybudit dva typy vidů vázáných povrchových plazmonů - long-range povrchový plazmon a short-range povrchový plazmon. Dále je poskytnuta stručná rešerše věnována použití těchto typů povrchových plazmonů v optických senzorech. Je navržena difraktivní vrstevnatá struktura, ve které se vázané vidy povrchových plazmonů excitují na struktuře tvořené tenkým zlatým filmem obklopeným dielektriky s podobnými indexy lomu. S použitím rigorózní integrální metody je difraktivní struktura optimalizována pro aplikaci v senzoru s povrchovými plazmony. Difraktivních struktury s optimálními parametry jsou připraveny a charakterizovány opticky a s použitím mikroskopu atomových sil. V závěru je demonstrována aplikace připravených difraktivních struktur v senzoru s povrchovými plazmony a modulací vlnové délky.
|
|
|
Využití metody FDTD k modelování zobrazování v biofotonice
Říha, René ; Richter, Ivan (oponent) ; Petráček, Jiří (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá ověřením praktické využitelnosti metody FDTD pro simulaci zobrazování v koherencí řízeném holografickém mikroskopu. Byly podrobně prozkoumány různé možnosti určení matice rozptylu a vybrán optimální postup založený na rigorózním výpočtu dalekého pole. Matice rozptylu, nesoucí informaci o pozorovaném předmětu, je pak použita k analytickému výpočtu signálu mikroskopu; při tom také byly vyhodnoceny dvě úrovně aproximací aperturních funkcí. Výsledky byly porovnány s tradičním postupem založeným na Rytovově aproximaci a vymezena oblast platnosti této aproximace. Na základě simulací holografického mikroskopu byly dále prozkoumány závislosti podélné rozlišovací schopnosti na aperturách objektivu a osvětlení a citlivost holografického signálu ke změně indexu lomu vzorku.
|
|
|
Charge transport in semiconductor nanostructures investigated by time-resolved multi-terahertz spectroscopy
Kuchařík, Jiří ; Němec, Hynek (vedoucí práce) ; Pereira, Mauro Fernandes (oponent) ; Richter, Ivan (oponent)
Spektra terahertzové vodivosti obsahují informace o mechanismech transportu náboje na nanometrových vzdálenostech a tak i o míře omezení jejich pohybu. V této disertační práci jsme dosáhli značného pokroku v porozumění terahertzové vodivosti. Nejprve teoreticky studujeme lineární terahertzovou vodivost elektronového plynu v omezeném prostoru: zatímco spektra degenerovaného plynu obsahují výrazné úzké geometrické rezonance, v nedegenerovaném plynu odezva splyne do jediného širokého pásu kvůli širokému rozdělení rychlostí nosičů náboje. Poté teoreticky a experimentálně analyzujeme vrstvy různých nanotrubiček TiO2: jejich lineární transportní vlastnosti silně závisí na způsoby přípravy, který ovlivňuje vnitřní strukturu jejich stěn. V hlavní části této disertační práce poté formulujeme teorii popisující nelineární terahertzovou odezvu polovodičových nanostruktur založenou na mikroskopických výpočtech metodou Monte-Carlo. Režim nelineární odezvy je výrazně neporuchový už pro středně silná elektrická pole, a je proto možné účinně generovat vysoké harmonické frekvence. Dále počítáme měřitelné nelineární signály pro různé modelové polovodičové nanostruktury; ukazujeme, že nejvhodnější pro experimentální pozorování nelineární vodivosti v terahertzové spektrální oblasti jsou kovové štěrbiny vyplněné polovodičovými...
|
|
|
Simulations of light scattering from living cells
Vengh, Martin ; Richter, Ivan (oponent) ; Petráček, Jiří (vedoucí práce)
The master's thesis deals with the scattering of electromagneticc waves from a living cell using the finite-difference time-domain method (FDTD), the Born approximation and the Rytov approximation. FDTD is full wave method that gives accurate results in wide variety of scattering problems. The comparison of the Born aproximation and the Rytov aproximation is presented via FDTD method. Next part of my thesis includes a short description of coherence-controlled holographic microscope (CCHM). The final part deals with the imaging of the scattered field via simulation of object arm of CCHM, using results of the Born approximation, Rytov approximation and FDTD method.
|
|
|
Rigorous electromagnetic theory of the optical response of periodic nanostructures
Navrátil, Josef ; Antoš, Roman (vedoucí práce) ; Richter, Ivan (oponent)
Difrakce světla je významný jev se širokým využitím ve fyzice a v inženýrských aplikacích. Difrakční mřížky jsou optické komponenty s periodickou strukturou, které se využívají k difrakci světla do několika paprsků pohybujících se různými směry. Přímé metody jako AFM nebo SEM, běžně používané pro studium difrakčních mřížek, nejsou vhodné pro přesné určení parametrů planární mřížky a musí být doplněny o výsledky získané pomocí optické spektroskopie. Nedílnou součástí optické spektroskopie jsou počítačové simulace. Tato práce je zaměřena na dvě konkrétní simulační metody - RCWA a C-Metodu. Obsahuje komplexní teoretický úvod včetně diskuse slabin těchto metod a také popisuje úpravu RCWA s použitím Airyho řady a správně provedené Fou- rierovské faktorizace. Obě metody jsou implementovány, otestovány na jednoduchých příkladech, a následně je studována jejich konvergence. C-Metoda i upravený RCWA algoritmus velmi dobře konvergují. Poslední kapitola práce obsahuje porovnání numerických výsledků s experimentem. Numericky vypočtené elipsometrické křivky se shodují s těmi experimentálními. 1
|
|
| |
|
|
Designing and testing of new metal nanosubstrates for biomolecular sensors based on surface-enhanced Raman scattering (SERS) spectroscopy
Peksa, Vlastimil ; Procházka, Marek (vedoucí práce) ; Matějka, Pavel (oponent) ; Richter, Ivan (oponent)
Název práce: Vývoj a testování nových kovových nanosubstrátů pro biomolekulární senzory založené na spektroskopii povrchem zesíleného Ramanova rozptylu (SERS) Autor: Vlastimil Peksa Katedra / Ústav: Fyzikální ústav UK Vedoucí disertační práce: doc. RNDr. Marek Procházka, Ph.D., Fyzikální ústav UK Abstrakt: Tato experimentální metodická práce byla zaměřena na optimalizaci vybraných zlatých a stříbrných povrchů a práci s nimi při konstrukci biosenzorů založených na SERS spektroskopii, včetně následné praktické aplikace. Za tímto účelem bylo testováno několik typů povrchů vytvářených kombinacemi "bottom-up" technik na pevných substrátech. Vlastnosti těchto povrchů byly studovány pomocí modelových molekul, jmenovitě methylene blue, porfyrinů a tryptofanu, na konfokálním Ramanově mikrospektrometru. Získané poznatky o vlivech aplikace analytu, fokusování a interního intenzitního standartu byly využity pro optimalizaci měřících postupů s ohledem na citlivost, přesnost a reprodukovatelnost měření. Na základě těchto poznatků byla vyvinuta metoda kvantitativní detekce potravinářského barviva azorubin (E 122) v komerčně dostupných nápojích. Její výsledky ukázaly, že tato aplikace může sloužit jako předběžná testovací metoda pro měření v terénu. Klíčová slova: Kovové nanopovrchy, biomolekuly, biosenzory, Raman, SERS
|
|
|
Studium elektrického pole v detektorech záření pomocí Pockelsova jevu
Hakl, Michael ; Franc, Jan (vedoucí práce) ; Richter, Ivan (oponent)
Studium elektrického pole v detektorech záření pomocí Pockelsova jevu (Diplomová práce) by Michael Hakl Abstract Kadmium telurid (CdTe) se zdá být vhodným kandidátem pro de- tekci rentgenového a gamma záření za pokojové teploty díky gapové energii 1.5 eV a vysokému atomovému číslu. CdTe ve své podstatě představuje Pockelsovu celu, neboť vykazuje vysoký elektro-optický koeficient. Propustnost krystalu je modulována vnitřním elektrickým polem. Zpracováním obrázků pořízených IČ kamerou získáme profily elektrického pole rozprostřeného mezi elektrodami. Pole ve vysokood- porovém CdTe je ovlivněno pastmi položenými hluboko v zakázaném pásu, jež způsobují hromadění náboje v blízkosti elektrod. Obsazení těchto pastí je závislé na rozhraní mezi kovem a polovodičem. Vz- tah mezi polarizací detektoru a zahnutím pásu byl podroben studiu pro zlatý a indiový kontakt. Byla pozorována repolarizace resp. de- polarizace pole po osvětlení podgapovým a nadgapovým excitačním laserem. Tento efekt byl využit pro stanovení energie hluboké hladiny. Výsledky z měření Pockelsovou metodou byly porovnány se spektry z luminiscenční spektroskopie, kde se zjistila korelace mezi přítomností hlubokých pastí a bodových defektů na povrchu. Klíčová slova: CdTe detektor, Pockelsův elektro-optický jev, elek- trické pole, hluboké hladiny,...
|
|
|
Complex diffractive structures for surface plasmon resonance sensors
Vala, Milan ; Homola, Jiří (vedoucí práce) ; Richter, Ivan (oponent) ; Procházka, Marek (oponent)
Název práce: Komplexní difraktivní struktury pro senzory s povrchovými plazmony Autor: Milan Vala Ústav fotoniky a elektroniky AV ČR, v.v.i. Vedoucí doktorské práce: Prof. Ing. Jiří Homola, CSc., DSc. Ústav fotoniky a elektroniky AV ČR, v.v.i. Abstrakt: Biosenzory založené na rezonanci povrchových plazmonů (SPR) v současnosti představují jednu z nejpokročilejších bezznačkových technologií optické detekce. Tyto biosenzory jsou založeny na rozpoznávání změn indexu lomu v blízkosti plazmonicky aktivního kovu a umožňují rychlou a vysoce citlivou detekci celé řady biologických či chemických látek nebo analýzu biomolekulárních interakcí v reálném čase. Tato disertační práce představuje výsledky výzkumu vybraných typů komplexních difraktivních struktur s přínosem pro technologii SPR senzorů. Práce zahrnuje teoretickou analýzu, výrobu a charakterizaci vybraných difraktivních struktur a vývoj nových typů SPR biosenzorů. Výsledky práce zahrnují vývoj originální metody výroby periodických polí plasmonických nanočástic založené na vícesvazkové interferenční litografii, vývoj kompaktních SPR senzorů s vysokým rozlišením založených na difrakčních mřížkách a vývoj pokročilých SPR biosenzorů využívající speciální mody povrchového plazmonu s dlouhým a krátkým dosahem. Klíčová slova: difraktivní struktury, povrchový plazmon,...
|
|
|
Pokročilé simulace fotonických struktur metodou FDTD
Vozda, Vojtěch ; Veis, Martin (vedoucí práce) ; Richter, Ivan (oponent)
Metoda konečných diferencí v časové doméně (Finite-Difference Time-Domain method - FDTD) vychází z numerického řešení Maxwellových rovnic a v dnešní době je často používána k simulaci optické odezvy od fotonických struktur. Tato práce poskytuje rychlý úvod do FDTD a několika nejdůležitějších rozšíření, které ji činí velmi univerzální. Z důvodu získání podrobnější analýzy fotonických struktur, je zde také zmíněna metoda matic přenosu (transfer matrix method - TMM). Kód je nejdříve otestován na jednoduchý strukturách, kde může být řešení porovnáno s jinými, ať už numerickými či analytickými metodami. Odladěný kód je použit na vylepšení fotonikých krystalů užitých pro zvýšení citlivosti biosenzorů založených na změně indexu lomu zkoumané látky. V neposlední řadě jsou zkoumány vlastnosti (citlivost a Q-faktor rezonančního maxima) děrovaného vlnovodu v jedno-, dvou- a tří-dimenzionální simulaci. Je ukázáno, že i tato jednoduchá struktura může na poli biosenzorů soupeřit s komplexními fotonickými krystaly. Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
|
host ::
RSS.