diplomová práce

Kvantový popis superzářivosti emitorů s plazmonicky zprostředkovanou interakcí

Text práce 6.68 MB

Autor práce: Ing. Gabriela Olivíková

Ak. rok: 2016/2017

Vedoucí: Mgr. Vlastimil Křápek, Ph.D.

Oponent: Mgr. Lukáš Chvátal

Abstrakt:

Superzářivost je zesílení rychlosti spontánní emise, které má původ ve vzájemné vazbě mezi emitory. Tato práce se zabývá superradiancí skupiny emitorů, které jsou vzájemně vázány skrz plazmonickou nanočástici. Plasmonem zprostředkovaná superzářivost se projevuje výraznějším zesílením rychlosti spontánní emise, jelikož plazmonická částice poskytuje další možnost pro vyzáření energie. V rámci práce jsme vytvořili kvantový model systému emitorů vázaných k plazmonické částici, který nám umožňuje rozlišit mezi náhodným rozfázováním emitorů a jejich rekombinací. Práce ukazuje, že náhodné rozfázování může porušit kooperativní chování emitorů, které vede k superradianci. Dále je v práci popsán efekt přímé vzájemné vazby mezi emitory na časový vývoj systému v závislosti na jeho konfiguraci a jsou stanoveny podmínky, při kterých systém vyzařuje výrazně pomaleji právě z důvodu přímé vzájemné vazby.

Klíčová slova:

Supezářivost, náhodné rozfázování, silná vazba, slabá vazba, plazmonika

Termín obhajoby

21.6.2017

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znakmkaAznamka

Klasifikace

A

Jazyk práce

čeština

Fakulta

Ústav

Studijní program

Aplikované vědy v inženýrství (M2A-P)

Studijní obor

Fyzikální inženýrství a nanotechnologie (M-FIN)

Složení komise

prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc. (předseda)
prof. RNDr. Miroslav Liška, DrSc. (místopředseda)
prof. RNDr. Bohumila Lencová, CSc. (člen)
prof. RNDr. Jiří Komrska, CSc. (člen)
prof. RNDr. Petr Dub, CSc. (člen)
prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Jiří Spousta, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Eduard Schmidt, CSc. (člen)
prof. RNDr. Pavel Zemánek, Ph.D. (člen)
RNDr. Antonín Fejfar, CSc. (člen)

Cílem práce paní Bc. Gabriely Olivíkové bylo vyvinout model pro popis dynamiky systému emitorů vázaných k plazmonické nanočástici a prozkoumat možnost vzniku jevu superzářivosti.
Práce je přehledně členěna do 9 kapitol. V kapitolách 2 a 3 je ve stručné, ašak dostatečné míře shrnut současný stav poznání. V kapitole 4 je představen formalizmus potřebný pro vybudování teoretického modelu. V kapitolách 5-8 je pak postupně budován model dynamiky emitorů vázaných k plazmonické částici. Postupuje se přitom od jednoduchého analyticky řešitelného modelu nezávislých identických emitorů přes model dvou různých skupin emitorů až realistickému systému odlišných a vzájemně interagujících emitorů s realistickými parametry. Pro každý z modelů je nalezena dynamika systému pro různé hodnoty parametrů modelu a diskutován rozsah hodnot parametrů, pro něž je pozorována superzářivost, případně silná vazba mezi emitory a plazmonickou částicí.
Práce je psána anglicky, má dobrou stylistickou a jazykovou úroveň s drobnými nedostatky zejména v používání členů. Pokud jde o věcnou stránku, nenalezl jsem žádné nedostatky. Závěry práce jsou dobře zdůvodněné a vzájemně na sebe logicky navazují. Práce obahuje řadu původních a netriviálních výsledků a lze očekávat, že budou publikovatelné v odborných impaktovaných časopisech. Autorka pracovala samostatně a iniciativně. Cíle práce byly beze zbytku splněny a v mnoha směrech překročeny. Práce splňuje požadavky kladené na diplomovou práci. Práci doporučuji přijmout k obhajobě a hodnotím známkou výborně/A.
Kritérium hodnocení Známka
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosažené vysledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Známka navržená vedoucím: A

Posudek oponenta
Mgr. Lukáš Chvátal

Diplomová práce Bc. Olivíkové je zaměřena na studium jevu superzářivosti v systému malého počtu emitorů a kovové nanočástice, vzájemně vázaných elektromagnetickou interakcí. Neboť v klasickém popisu nelze zohlednit zásadní jev tzv. náhodného rozfázování, předkládá autorka plně kvantový model s minimálním počtem parametrů. V prvních třech kapitolách je čtenář uveden do problematiky prezentací nástrojů kvantové teorie pole, Lindbladova formalismu pro popis interakce s prostředím a příkladem aplikace na jednodušší systém s jediným emitorem. Z této části je patrný hluboký vhled do poměrně specializované problematiky, jak dokládá seznam použité literatury, který je čtenáři předán přehledně, jasně a stručně.
Za významný a originální přínos práce pokládám formulaci systému 11 pohybových rovnic pro střední hodnoty obsazovacích čísel plasmonových a emitorových modů a koherencí mezi nimi. Tyto rovnice popisují chování modelu v němž emitory tvoří směs dvou odlišných typů. Simulace deexcitace takového systému pro vhodně zvolené kombinace parametrů, spolu s jejich detailními rozbory, naplňují kapitoly 5-8.
Práce je psána v angličtině, a to srozumitelně, bez závažných gramatických chyb, což hodnotím kladně. Rodilý mluvčí by zřejmě připojil výhrady k (ne)užívání určitých a neurčitých členů, čárek v souvětích, což ovšem osobně nemohu kompetentně posoudit. Z typografického hlediska je práce na velmi vysoké úrovni. Výsledky jsou prezentovány v působivě vyhotovených grafech s jednotným vzhledem a sazbou písma. Ojediněle se vyskytují překlepy (např.: střední hodnota v rov. 2.38, ‚described‘ nad 2.38, legenda Fig. 7.3b).
I přes uvedené drobné nedostatky mohu s potěšením konstatovat, že předkládaná práce splňuje požadavky kladené na diplomovou práci. Navrhuji přijmout ji k obhajobě a hodnotím stupněm A.
Kritérium hodnocení Známka
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosaž. vysledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A

Známka navržená oponentem: A