|
|
Nanostructures for advanced plasmonic applications
Kejík, Lukáš ; Brzobohatý,, Oto (oponent) ; Dostálek,, Jakub (oponent) ; Šikola, Tomáš (vedoucí práce)
Plasmonics, characterized by the coupling of free electron oscillations in metals with electromagnetic waves, has come to the forefront with advancements in nanotechnology. This synergy results in remarkable properties of nanoscale objects, characterized by confined and enhanced electromagnetic fields. These features pave the way for a wide array of nanostructure applications, spanning biosensing, emission enhancement, solar energy harvesting, and optical component substitution. This dissertation is centered on the application of plasmonic nanostructures, primarily focusing on planar optical components known as metasurfaces. Additionally, it explores their use in photocatalytic applications, harnessing the energetic hot charge carriers generated through plasmonics. The dissertation begins with an introduction to the theoretical foundations of plasmonics, highlighting key parameters governing plasmonic properties and providing an overview of its most compelling applications. Subsequently, it comprises four experimental sections which show the utilization of plasmonic nanostructures for various purposes, including the phase of light control, dynamic metasurfaces, investigations of inner crystallinity effects, and the utilization of hot charge carriers in photoelectrochemical systems. These studies share a common theme of employing advanced or less conventional materials, such as vanadium dioxide or transition metal dichalcogenides, within the realms of plasmonics and nanotechnology.
|
|
|
Studium vlastností povrchových plazmonových polaritonů pomocí rastrovací optické mikroskopie v blízkém poli
Neuman, Tomáš ; Kalousek, Radek (oponent) ; Dvořák, Petr (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá studiem vlastností povrchových plazmonových polaritonů (PPP) šířících se podél rozhraní dielektrikum - kov. Na strukturách připravených pomocí fokusovaného iontového svazku (FIB) byla experimentálně studována interference PPP pomocí rastrovacího optického mikroskopu v blízkém poli. Pozorovány byly interferenční obrazce způsobené PPP šířícími se od různě uspořádaných excitačních drážek. Zjištěné interferenční obrazce byly teoreticky diskutovány. Měřením v optickém blízkém poli byla dále potvrzena citlivost excitace PPP na drážkách na polarizaci budicího světla.
|
|
|
Plasmon enhanced photoluminescence
Édes, Zoltán ; Kůsová,, Kateřina (oponent) ; Šikola, Tomáš (vedoucí práce)
The diploma thesis deals with plasmon-enhanced photoluminescence in semiconductors. Fistly, the basic theory of the interaction between localized surface plasmons and photoluminescent materials is described. Two mechanisms leading to plasmon-enhanced photoluminescence are discussed. Subsequently, the design of the apparatus for measuring photoluminescence is depicted and the way of its assembly described. Functionality of the apparatus is tested by measuring photoluminescent spectra of bulk GaN, nanocrystalline Si and CdTe quantum dots. Finally, the preparation method of samples consisting of metal nanospheres and photoluminescence active CdTe quantum dots is investigated.
|
|
|
Silná vazba v plazmonických anténách
Beneš, Adam ; Křápek, Vlastimil (oponent) ; Kejík, Lukáš (vedoucí práce)
Lokalizované povrchové plazmony vznikající při osvitu kovových nanostruktur koncentrují světlo do velmi malých objemů, kde kterých mohou interagovat s~dalšími nanoobjekty. Tato bakalářská práce je zaměřena na výrobu kovových plazmonických struktur vhodných pro vznik silné vazby s~emitory ve viditelné oblasti spektra. Takovými emitory jsou například molekuly barviva nebo polovodičové kvantové tečky. Po teoretickém úvodu se práce zaměřuje na popis a~přehled systémů se silnou vazbou. Následně je popsán proces výroby a~charakterizace plazmonických antén. V~práci jsou shrnuty různé způsoby umístění vazebných prvků do blízkosti antén, studován je vliv depozičních parametrů a~jsou diskutována spektroskopická měření provedená na těchto systémech. Poslední část je věnována simulacím silné vazby metodou FDTD.
|
|
|
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.
|
|
| |
|
|
Povrchové plazmonové rezonance na koloidních nanočásticích
Beránek, Jiří ; Brzobohatý,, Oto (oponent) ; Šikola, Tomáš (vedoucí práce)
Předkládaná diplomová práce se zabývá lokalizovanými povrchovými plazmony (LSP) na koloidních nanočásticích. Byla provedena experimentální měření a teoretické simulace odezvy nanočástic v dalekém poli způsobené těmito plazmony. Pro simulace jsme použili metodu metodu diskrétní dipólové aproximace (DDA) a metodu konečných prvků v časové doméně (FDTD). Výzkum byl zaměřen na vliv tvaru a velikosti nanočástic, zejména sférických nanočástic a nanotyčinek. Zkoumali jsme vlastnosti sférických nanočástic a nanotyček. Simulace se dobře shodují s experimenty v případě kuliček. V případě tyčinek jsme pozorovali závislost polohy rezonance na tvaru tyčinky. Rozšíření rezonančních píků je přisouzeno většímu rozptylu geometrických parametrů nanočástic a diskutováno na základě srovnání experimentálních dat a výpočtů.V rámci experimentů byla rovněž provedena syntéza zlatých nanotyčinek. Poslední částí práce je studie optických vlastností stříbrných nanočástic. Pomocí diskrétní dipólové aproximace jsme simulovali vliv rovnovážného tvaru na optickou odezvu.
|
|
|
Výroba a charakterizace plazmonických nanostruktur
Bačo, Ondřej ; Kvapil, Michal (oponent) ; Dvořák, Petr (vedoucí práce)
Předkládaná bakalářská práce se zabývá přípravou a charakterizací plazmonických nanostruktur. Pro přípravu těchto struktur byl použit grafen na dopovaném křemíkovém substrátu s 285nm vrstvou oxidu křemičitého. Grafenové pruhy o šířce řádově stovek nanometrů byly vyrobeny za použití metod elektronové litografie (EBL) a reaktivního iontového leptání (RIE). Jednotlivé fáze přípravy byly monitorovány pomocí optické mikroskopie a mikroskopie atomárních sil (AFM). Vlastnosti výsledných grafenových nanostruktur byly charakterizovány rastrovacím elektronovým mikroskopem (SEM) a infračerveným spektrometrem s Fourierovou transformací (FTIR).
|
|
|
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.
|
|
|
Optické vlastnosti infračervených plazmonických antén vyrobených metodou FIB
Biolek, Vladimír ; Dvořák, Petr (oponent) ; Kvapil, Michal (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá plazmonickými nanostrukturami ve střední infračervené oblasti elektromagnetického spektra. V první části je rozebrán teoretický popis elektromagnetického pole a popis vlastností plazmonických nanostruktur. A dále je v této práci rozebrána výroba plazmonických nanoantén pro střední infračervenou oblast elektromagnetického spektra pomocí fokusovaného inntového svazku, a měření těchto nanostruktur pomocí Fourierovské infračervené spektroskopie.
|
host ::
RSS.