|
|
Applications of metallic probe for the control of optical processes and near-field imaging
Gallina, Pavel ; Klapetek, Petr (referee) ; Křápek, Vlastimil (advisor)
Hlavním předmětem této diplomové práce jsou elektromagnetické simulace pomocí metody konečných prvků (FEM) k vyšetření vlivu grafenu na hrotem zesílenou Ramanovu spektroskopii (TERS) a povrchem zesílenou infračervenou absorpční spektroskopii (SEIRA) a k prozkoumání citlivosti sondy skenovacího optického mikroskopu blízkého pole (SNOM) ke složkám elektromagnetického pole v závislosti na parametrech sondy (průměru apertury v pokovení). Nejprve je proveden výpočet TERS systému složeného ze stříbrného hrotu nacházejícího se nad zlatým substrátem s tenkou vrstvou molekul, jehož účelem je porozumění principů TERS. Poté je na molekuly přidána grafenová vrstva, aby se prozkoumal její vliv ve viditelné (TERS) a infračervené (SEIRA) oblasti spektra. Druhá část práce se zabývá výpočty energiového toku SNOM hrotem složeným z pokoveného skleněného vlákna interagujícím s blízkým polem povrchových plasmonových polaritonů. Zde uvažujeme zlatou vrstvu se čtyřmi štěrbinami uspořádanými do čtverce na skleněném substrátu sloužícími jako zdroj stojatého vlnění povrchových plasmonů s prostorově oddělenými maximy složek elektrického pole orientovanými rovnoběžně či kolmo na vzorek. Ve výpočtech hrotem zesílené spektroskopie zjišťujeme, že grafen přispívá pouze malým dílem k zesílení pole ve viditelné oblasti spektra, ovšem v infračervené oblasti má grafen vliv pro záření s energií menší než dvojnásobek Fermiho energie grafenu, pro kterou je hodnota zesílení pole větší než v případě výpočtu bez grafenu. Avšak pro velmi vysoké vlnové délky zesílení pole v přítomnosti grafenu klesá pod (konstantní) hodnotu pro případ bez grafenu. Při studiu citlivosti SNOM hrotu k jednotlivým složkám pole shledáváme, že pro hrot se zlatým pokovením je energiový tok skleněným jádrem hrotu kombinací příspěvků energie prošlé aperturou a periodické výměny energie mezi povrchovým plasmonem šířícím se po vnějším okraji pokovení a mody propagujícími se v jádře. Dále zjišťujeme, že hroty s malou aperturou (či bez apertury) jsou více citlivé na složku elektrického pole orientovanou kolmo ke vzorku (rovnoběžně s osou hrotu), zatímco hroty s velkou aperturou sbírají spíše signál ze složky rovnoběžné s povrchem vzorku. V případě hrotu s hliníkovým pokovením jsou hroty citlivější ke složce pole rovnoběžné s povrchem, což je způsobeno slabším průnikem pole skrze pokovení.
|
|
|
Enhancement of laser-induced plasma signal using nanoparticles
Salajková, Zita ; Galbács, Gábor (referee) ; Hidalgo, Montserrat (referee) ; Kaiser, Jozef (advisor)
Analytické metody LIBS a LA-IPC-MS založené na Laserové Ablaci (LA) nabízejí možnost rychlé chemické analýzy přímo z povrchu vzorku. Nedávno bylo ukázáno, že interakce světla s nanočásticemi může být využita pro zlepšení analytických schopností těchto metod. Při interakci nanočástic s laserovým paprskem dochází k zesílení elektromagnetického pole v jejich blízkém okolí. Pokud jsou nanočástice přítomny na povrchu vzorku analyzovaném některou z metod založenou na LA, zesílené pole vytvořené interakcí laseru s částicemi může pozměnit průběh LA, a tak ovlivnit vlastnosti laserem indukovaného plazmatu. Bylo zjištěno, že použití nanočástic může snížit práh ablace, zesílit signál a změnit vlastnosti aerosolu. Nanočásticemi zesílená LIBS (NELIBS) našla své využití tam, kde použití konvenční LIBS je problematické, a to například při analýze vzorků, kdy je jejich poškození nežádoucí nebo u analýzy roztoků mikrolitrových objemů s limity detekce nižšími než ppm. Tato dizertační práce předkládá podrobný popis jevů doprovázejících nanočásticemi zesílenou LA, založený na rozsáhlé experimentální práci a fyzikální teorii. Na základě pochopení základních principů byly vyvinuty dvě nové aplikace. Nejprve, byla NELIBS použita pro detekci kovových iontů v řetězcích amyloidů, pokročilého bio-materiálu určeného pro čištění vody. Dále byla NELIBS využita jako nová metoda pro monitorování proteinové korony vytvořené kolem nanočástic, čímž tato aplikace rozšířila klasické použití NELIBS za hranice prvkové analýzy.
|
|
|
Study of Optical Properties of Metallic Structures and Their Applications in Nano-Optics
Neuman, Tomáš ; Munzar,, Dominik (referee) ; Kalousek, Radek (advisor)
Interaction of metallic structures with electromagnetic radiation is a living topic of near-field optics including plasmonics and nanophotonics. The field-matter interaction treated on the subwavelength scale opens the path to a wide range of applications, among others to different variants of the surface enhanced spectroscopy. In this thesis we theoretically describe how the near-field properties of the metallic structures can be accessed by a probe of near-field scanning optical microscope. Formation of the signal in the near-field microscopy utilizing weakly interacting probes is discussed. Further, we elucidate the mechanism of the surface enhanced infrared spectroscopy. We utilize a model example of linear dipole antennas interacting with sample structures. A close connection is found between the spectroscopic signal and signal of the scattering type near-field optical microscopy.
|
|
|
Fabrication of well defined nanoporous structures with application in membrane sensing
Fabianová, Kateřina ; Édes, Zoltán (referee) ; Sadílek, Jakub (advisor)
Theme of this bachelor thesis is focused on preparation of the metal nanomenhir structures situated in highly oriented matrix of silicon nitride nanopores based plasmonic biosensor. Porous structures were prepared by reactive ion etching of silicon nitride film using electron beam lithography prepared temporary mask as a template. Deposition of metals was handled by evaporation and magnetron sputtering and results was compared. Finally, this work assumes reached results including successful approach of sensor preparation without contamination of surrounding surface by heavy metal ions.
|
|
|
Modelling of Local Plasmon Resonances
Dvořák, Petr ; Dub, Petr (referee) ; Kalousek, Radek (advisor)
This Bachelor’s thesis is dedicated to plasmon resonance systems. The first part deals with the analytical and numerical description of behaviour of the surface plasmon polaritons in the edge proximity of metal antennas. The second part is devoted to the simulations of dispersion of light on Ga cap deposited on Si substrate. Possibilities of measurements of the resonance with the SNOM method is mentioned at the end.
|
|
|
Enhancement of laser-induced plasma signal using nanoparticles
Salajková, Zita ; Galbács, Gábor (referee) ; Hidalgo, Montserrat (referee) ; Kaiser, Jozef (advisor)
Analytické metody LIBS a LA-IPC-MS založené na Laserové Ablaci (LA) nabízejí možnost rychlé chemické analýzy přímo z povrchu vzorku. Nedávno bylo ukázáno, že interakce světla s nanočásticemi může být využita pro zlepšení analytických schopností těchto metod. Při interakci nanočástic s laserovým paprskem dochází k zesílení elektromagnetického pole v jejich blízkém okolí. Pokud jsou nanočástice přítomny na povrchu vzorku analyzovaném některou z metod založenou na LA, zesílené pole vytvořené interakcí laseru s částicemi může pozměnit průběh LA, a tak ovlivnit vlastnosti laserem indukovaného plazmatu. Bylo zjištěno, že použití nanočástic může snížit práh ablace, zesílit signál a změnit vlastnosti aerosolu. Nanočásticemi zesílená LIBS (NELIBS) našla své využití tam, kde použití konvenční LIBS je problematické, a to například při analýze vzorků, kdy je jejich poškození nežádoucí nebo u analýzy roztoků mikrolitrových objemů s limity detekce nižšími než ppm. Tato dizertační práce předkládá podrobný popis jevů doprovázejících nanočásticemi zesílenou LA, založený na rozsáhlé experimentální práci a fyzikální teorii. Na základě pochopení základních principů byly vyvinuty dvě nové aplikace. Nejprve, byla NELIBS použita pro detekci kovových iontů v řetězcích amyloidů, pokročilého bio-materiálu určeného pro čištění vody. Dále byla NELIBS využita jako nová metoda pro monitorování proteinové korony vytvořené kolem nanočástic, čímž tato aplikace rozšířila klasické použití NELIBS za hranice prvkové analýzy.
|
|
|
Applications of metallic probe for the control of optical processes and near-field imaging
Gallina, Pavel ; Klapetek, Petr (referee) ; Křápek, Vlastimil (advisor)
Hlavním předmětem této diplomové práce jsou elektromagnetické simulace pomocí metody konečných prvků (FEM) k vyšetření vlivu grafenu na hrotem zesílenou Ramanovu spektroskopii (TERS) a povrchem zesílenou infračervenou absorpční spektroskopii (SEIRA) a k prozkoumání citlivosti sondy skenovacího optického mikroskopu blízkého pole (SNOM) ke složkám elektromagnetického pole v závislosti na parametrech sondy (průměru apertury v pokovení). Nejprve je proveden výpočet TERS systému složeného ze stříbrného hrotu nacházejícího se nad zlatým substrátem s tenkou vrstvou molekul, jehož účelem je porozumění principů TERS. Poté je na molekuly přidána grafenová vrstva, aby se prozkoumal její vliv ve viditelné (TERS) a infračervené (SEIRA) oblasti spektra. Druhá část práce se zabývá výpočty energiového toku SNOM hrotem složeným z pokoveného skleněného vlákna interagujícím s blízkým polem povrchových plasmonových polaritonů. Zde uvažujeme zlatou vrstvu se čtyřmi štěrbinami uspořádanými do čtverce na skleněném substrátu sloužícími jako zdroj stojatého vlnění povrchových plasmonů s prostorově oddělenými maximy složek elektrického pole orientovanými rovnoběžně či kolmo na vzorek. Ve výpočtech hrotem zesílené spektroskopie zjišťujeme, že grafen přispívá pouze malým dílem k zesílení pole ve viditelné oblasti spektra, ovšem v infračervené oblasti má grafen vliv pro záření s energií menší než dvojnásobek Fermiho energie grafenu, pro kterou je hodnota zesílení pole větší než v případě výpočtu bez grafenu. Avšak pro velmi vysoké vlnové délky zesílení pole v přítomnosti grafenu klesá pod (konstantní) hodnotu pro případ bez grafenu. Při studiu citlivosti SNOM hrotu k jednotlivým složkám pole shledáváme, že pro hrot se zlatým pokovením je energiový tok skleněným jádrem hrotu kombinací příspěvků energie prošlé aperturou a periodické výměny energie mezi povrchovým plasmonem šířícím se po vnějším okraji pokovení a mody propagujícími se v jádře. Dále zjišťujeme, že hroty s malou aperturou (či bez apertury) jsou více citlivé na složku elektrického pole orientovanou kolmo ke vzorku (rovnoběžně s osou hrotu), zatímco hroty s velkou aperturou sbírají spíše signál ze složky rovnoběžné s povrchem vzorku. V případě hrotu s hliníkovým pokovením jsou hroty citlivější ke složce pole rovnoběžné s povrchem, což je způsobeno slabším průnikem pole skrze pokovení.
|
|
|
Fabrication of well defined nanoporous structures with application in membrane sensing
Fabianová, Kateřina ; Édes, Zoltán (referee) ; Sadílek, Jakub (advisor)
Theme of this bachelor thesis is focused on preparation of the metal nanomenhir structures situated in highly oriented matrix of silicon nitride nanopores based plasmonic biosensor. Porous structures were prepared by reactive ion etching of silicon nitride film using electron beam lithography prepared temporary mask as a template. Deposition of metals was handled by evaporation and magnetron sputtering and results was compared. Finally, this work assumes reached results including successful approach of sensor preparation without contamination of surrounding surface by heavy metal ions.
|
|
|
Study of Optical Properties of Metallic Structures and Their Applications in Nano-Optics
Neuman, Tomáš ; Munzar,, Dominik (referee) ; Kalousek, Radek (advisor)
Interaction of metallic structures with electromagnetic radiation is a living topic of near-field optics including plasmonics and nanophotonics. The field-matter interaction treated on the subwavelength scale opens the path to a wide range of applications, among others to different variants of the surface enhanced spectroscopy. In this thesis we theoretically describe how the near-field properties of the metallic structures can be accessed by a probe of near-field scanning optical microscope. Formation of the signal in the near-field microscopy utilizing weakly interacting probes is discussed. Further, we elucidate the mechanism of the surface enhanced infrared spectroscopy. We utilize a model example of linear dipole antennas interacting with sample structures. A close connection is found between the spectroscopic signal and signal of the scattering type near-field optical microscopy.
|
|
|
Modelling of Local Plasmon Resonances
Dvořák, Petr ; Dub, Petr (referee) ; Kalousek, Radek (advisor)
This Bachelor’s thesis is dedicated to plasmon resonance systems. The first part deals with the analytical and numerical description of behaviour of the surface plasmon polaritons in the edge proximity of metal antennas. The second part is devoted to the simulations of dispersion of light on Ga cap deposited on Si substrate. Possibilities of measurements of the resonance with the SNOM method is mentioned at the end.
|
guest ::
