|
|
Applications of metallic probe for the control of optical processes and near-field imaging
Gallina, Pavel ; Klapetek, Petr (oponent) ; Křápek, Vlastimil (vedoucí práce)
The main subject of this master’s thesis are electromagnetic simulations using the finite element method (FEM) to investigate the influence of graphene on tip-enhanced Raman spectroscopy (TERS) and surface-enhanced infrared absorption spectroscopy (SEIRA) and to inspect the sensitivity of the scanning near-field optical microscope (SNOM) probe to the components of electromagnetic field depending on the parameters of the probe (the aperture diameter in the metallic coating). First, the calculation of TERS system composed of a silver tip located above a gold substrate with a thin layer of molecules is carried out to understand the principles of TERS. Then the graphene layer is added on top of the molecules to examine its influence in visible (TERS) and infrared (SEIRA) region of the spectrum. The second part focuses on the calculations of energy flux through a metal coated glass fiber forming a SNOM tip interacting with the near-field of surface plasmon polaritons. Here, we consider a gold layer with four slits arranged in a square pattern on a glass substrate serving as a source of a surface plasmon polariton standing wave with spatially separated maxima of in-plane and out-of-plane electric field components.
|
|
|
Enhancement of laser-induced plasma signal using nanoparticles
Salajková, Zita ; Galbács, Gábor (oponent) ; Hidalgo, Montserrat (oponent) ; Kaiser, Jozef (vedoucí práce)
Analytical techniques based on Laser ablation (LA), such as LIBS and LA-ICP-MS, are capable of rapid chemical analysis directly on the sample surface. Recently, the coupling between nanoparticles and light has been considered as a way to improve these techniques' performance. Nanoparticles coupling with laser can strongly enhance the near-field around them. When the nanoparticles are deposited on the surface to be analyzed by methods based on LA, the strong field created by the coupling between nanoparticles and laser may change the LA processes influencing the properties of laser-induced plasma. It has been shown that the presence of NPs during LA lowers the ablation threshold, enhances the signal and changes the properties of aerosol particles. The applications on Nanoparticle Enhanced LIBS (NELIBS) have found a place, where conventional LIBS have some difficulties, e.g., analysis of samples where damages are undesirable, analysis of solution at sub ppm level by employing micro-liter volumes etc. This thesis completely describes the phenomena behind nanoparticle enhanced LA, based on comprehensive experimental work and physical theory. Further, with the understanding of the fundamental principles, two new applications were developed. Firstly, NELIBS is used as an advance technique for metallic ions detection in amyloid fibrils, an advanced bio-material suitable for water purification. Secondly, NELIBS is introduced as a new method for nanoparticle protein corona sensing extending the classical use of NELIBS from the elemental analysis to the use as a sensing tool.
|
|
|
Studium optických vlastností kovových struktur a jejich využití v nanooptice
Neuman, Tomáš ; Munzar,, Dominik (oponent) ; Kalousek, Radek (vedoucí práce)
Interakce kovových struktur s elektromagnetickým zárením je živoucím tématem oboru optiky blízkého pole, které zahrnuje oblasti plasmoniky a nanofotoniky. Interakce svetla a látky na rozmerech menších než vlnová délka zárení otevírají možnosti aplikacím, jakými jsou mezi jinými nejruznejší varianty povrchove zesílené spektroskopie. V této práci se teoreticky zabýváme mapováním vlastností blízkého pole kovových struktur pomocí mikroskopie v blízkém poli rozptylového typu. Diskutujeme zde mechanismus tvorby signálu za podmínek, kdy je možné sondu mikroskopu považovat za slabe rozptylující. V další cásti práce objasnujeme mechanismus povrchove zesílené infracervené spektroskopie pomocí numerických simulací a analytického modelu. Aparát aplikujeme na systém lineární dipólové antény interagující s vrstvou vzorku. Pomocí analytického modelu a numerických simulací nalézáme na vhodném modelu spojení mezi formací spektroskopického signálu a signálu mikroskopie v blízkém poli.
|
|
|
Příprava vysoce definovaných nanoporézních struktur s využitím v membránové biosensorice
Fabianová, Kateřina ; Édes, Zoltán (oponent) ; Sadílek, Jakub (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá přípravou plasmonického biosensoru založeného na vysoce definovaných porézních strukturách vytvořených v nitridu křemíku obsahujících kovové nanomenhiry. Tyto porézní struktury byly připraveny pomocí metody reaktivního iontového leptání nitridové vrstvy skrze dočasnou masku připravenou elektronovou litografií následované depozicí kovové vrstvy tvořící finální nanomenhiry pomocí napařování a magnetronového naprašování. Práce shrnuje finálně dosažené výsledky a předkládá úspěšný návrh postupu výroby sensoru bez kovové kontaminace nosného povrchu.
|
|
|
Modelování lokálních plazmonových rezonancí
Dvořák, Petr ; Dub, Petr (oponent) ; Kalousek, Radek (vedoucí práce)
Tato práce je věnována plasmonovým rezonančním systémům. V první části se zabývá analytickým a numerickým popisem chování povrchových plazmonových polaritonů na kovových anténkách v blízkosti rohu. Druhá část této práce je věnována simulacím rozptylu světla na Ga vrchlících deponovaných na Si substrátu. Na závěr jsou uvedeny možnosti měření rezonancí systémů pomocí metody SNOM.
|
|
|
Enhancement of laser-induced plasma signal using nanoparticles
Salajková, Zita ; Galbács, Gábor (oponent) ; Hidalgo, Montserrat (oponent) ; Kaiser, Jozef (vedoucí práce)
Analytical techniques based on Laser ablation (LA), such as LIBS and LA-ICP-MS, are capable of rapid chemical analysis directly on the sample surface. Recently, the coupling between nanoparticles and light has been considered as a way to improve these techniques' performance. Nanoparticles coupling with laser can strongly enhance the near-field around them. When the nanoparticles are deposited on the surface to be analyzed by methods based on LA, the strong field created by the coupling between nanoparticles and laser may change the LA processes influencing the properties of laser-induced plasma. It has been shown that the presence of NPs during LA lowers the ablation threshold, enhances the signal and changes the properties of aerosol particles. The applications on Nanoparticle Enhanced LIBS (NELIBS) have found a place, where conventional LIBS have some difficulties, e.g., analysis of samples where damages are undesirable, analysis of solution at sub ppm level by employing micro-liter volumes etc. This thesis completely describes the phenomena behind nanoparticle enhanced LA, based on comprehensive experimental work and physical theory. Further, with the understanding of the fundamental principles, two new applications were developed. Firstly, NELIBS is used as an advance technique for metallic ions detection in amyloid fibrils, an advanced bio-material suitable for water purification. Secondly, NELIBS is introduced as a new method for nanoparticle protein corona sensing extending the classical use of NELIBS from the elemental analysis to the use as a sensing tool.
|
|
|
Applications of metallic probe for the control of optical processes and near-field imaging
Gallina, Pavel ; Klapetek, Petr (oponent) ; Křápek, Vlastimil (vedoucí práce)
The main subject of this master’s thesis are electromagnetic simulations using the finite element method (FEM) to investigate the influence of graphene on tip-enhanced Raman spectroscopy (TERS) and surface-enhanced infrared absorption spectroscopy (SEIRA) and to inspect the sensitivity of the scanning near-field optical microscope (SNOM) probe to the components of electromagnetic field depending on the parameters of the probe (the aperture diameter in the metallic coating). First, the calculation of TERS system composed of a silver tip located above a gold substrate with a thin layer of molecules is carried out to understand the principles of TERS. Then the graphene layer is added on top of the molecules to examine its influence in visible (TERS) and infrared (SEIRA) region of the spectrum. The second part focuses on the calculations of energy flux through a metal coated glass fiber forming a SNOM tip interacting with the near-field of surface plasmon polaritons. Here, we consider a gold layer with four slits arranged in a square pattern on a glass substrate serving as a source of a surface plasmon polariton standing wave with spatially separated maxima of in-plane and out-of-plane electric field components.
|
|
|
Příprava vysoce definovaných nanoporézních struktur s využitím v membránové biosensorice
Fabianová, Kateřina ; Édes, Zoltán (oponent) ; Sadílek, Jakub (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá přípravou plasmonického biosensoru založeného na vysoce definovaných porézních strukturách vytvořených v nitridu křemíku obsahujících kovové nanomenhiry. Tyto porézní struktury byly připraveny pomocí metody reaktivního iontového leptání nitridové vrstvy skrze dočasnou masku připravenou elektronovou litografií následované depozicí kovové vrstvy tvořící finální nanomenhiry pomocí napařování a magnetronového naprašování. Práce shrnuje finálně dosažené výsledky a předkládá úspěšný návrh postupu výroby sensoru bez kovové kontaminace nosného povrchu.
|
|
|
Studium optických vlastností kovových struktur a jejich využití v nanooptice
Neuman, Tomáš ; Munzar,, Dominik (oponent) ; Kalousek, Radek (vedoucí práce)
Interakce kovových struktur s elektromagnetickým zárením je živoucím tématem oboru optiky blízkého pole, které zahrnuje oblasti plasmoniky a nanofotoniky. Interakce svetla a látky na rozmerech menších než vlnová délka zárení otevírají možnosti aplikacím, jakými jsou mezi jinými nejruznejší varianty povrchove zesílené spektroskopie. V této práci se teoreticky zabýváme mapováním vlastností blízkého pole kovových struktur pomocí mikroskopie v blízkém poli rozptylového typu. Diskutujeme zde mechanismus tvorby signálu za podmínek, kdy je možné sondu mikroskopu považovat za slabe rozptylující. V další cásti práce objasnujeme mechanismus povrchove zesílené infracervené spektroskopie pomocí numerických simulací a analytického modelu. Aparát aplikujeme na systém lineární dipólové antény interagující s vrstvou vzorku. Pomocí analytického modelu a numerických simulací nalézáme na vhodném modelu spojení mezi formací spektroskopického signálu a signálu mikroskopie v blízkém poli.
|
|
|
Modelování lokálních plazmonových rezonancí
Dvořák, Petr ; Dub, Petr (oponent) ; Kalousek, Radek (vedoucí práce)
Tato práce je věnována plasmonovým rezonančním systémům. V první části se zabývá analytickým a numerickým popisem chování povrchových plazmonových polaritonů na kovových anténkách v blízkosti rohu. Druhá část této práce je věnována simulacím rozptylu světla na Ga vrchlících deponovaných na Si substrátu. Na závěr jsou uvedeny možnosti měření rezonancí systémů pomocí metody SNOM.
|
host ::
RSS.