diplomová práce

Měření rezonančních vlastností plazmonických nanostruktur v transmisním a reflexním režimu spektroskopie dalekých polí

Text práce 9.8 MB

Autor práce: Mgr. Robert Klement

Ak. rok: 2013/2014

Vedoucí: prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc.

Oponent: Mgr. Oto Brzobohatý, Ph.D.

Abstrakt:

Optická spektroskopie v dalekém poli umožňuje měření lokalizovaných plazmonických rezonancí na kovových nanostrukturách různých tvarů a velikostí při jejich osvětlení spojitým světlem. Při použití mikroskopie v temném poli je možné naměřit rozptyl na lokalizovaném plazmonu excitovaném na jediné izolované nanostruktuře. Za účelem těchto měření byla sestavena aparatura založená na komerčním systému duálního mikroskopu Nanonics. Experimenty provedené v rámci této práce ukazují vysokou citlivost aparatury v jejím současném stavu, umožňující naměření plazmonické rezonance jediné nanočástice. Navržená vylepšení aparatury by měla v blízké budoucnosti vést ještě k větší citlivosti a přesnosti měření.

Klíčová slova:

Nanofotonika, plazmonika, lokalizované plazmony, mikroskopie v temném poli, spektroskopie v dalekém poli

Termín obhajoby

24.6.2014

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znakmkaBznamka

Klasifikace

B

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. Ing. Ivan Křupka, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Pavel Zemánek, Ph.D. (člen)
RNDr. Antonín Fejfar, CSc. (člen)

Student zvládal s jistotou problematiku diplomové práce. V důsledku distančního charakteru jeho studia jsem však postrádal větší samostatnost i nasazení při řešení zadání.
Kritérium hodnocení Známka
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita C
Schopnost interpretovat dosažené vysledky a vyvozovat z nich závěry B
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 B
Samostatnost studenta při zpracování tématu B

Známka navržená vedoucím: B

Diplomová práce pana Roberta Klementa se zabývá studiem rezonančních vlastností plazmonických  nanostruktur pomocí spektroskopie v temném poli. Práce je členěna v celku logicky do pěti kapitol. Po krátkém úvodu do problematiky následuje kapitola, dávající stručný přehled teorie popisující interakce elekromagnetické vlny s kovy, především pak povrchové a lokalizované plazmony. Kapitola je zakončena stručným popisem experimentálních metod používaných pro měření lokalizovaných plazmonů na nanostrukturách.  Ve třetí kapitole je přehledně popsán proces výroby zlatých nanoantén  na křemíkovém substrátu pomocí elektronové litografie a selektivní depozice z koloidního roztoku. Čtvrtá kapitola popisuje experimentální sestavu a samotná měření extinčních spekter na zlatých nanostrukturách. Jednalo se o komerční mikroskop v temném poli, kde rozptýlené pole na nanostrukturách bylo měřeno v konfokálním režimu, který umožňoval sbírat spektra i s jednotlivých nanoantén. Měření byla prováděna na vzorcích připravených v laboratořích Ústavu fyzikálního inženýrství FSI VUT, ty byly detailně popsány, a poté byla prezentována naměřená spektra. Přestože diplomant provedl celou řadu měření nepovedlo se mu srozumitelně prezentovat a interpretovat naměřená data. Například obrázky 4.11 až 4.14 dle autora prezentují naměřená spektra ze čtyř polí ze vzorku, kde polem se rozumí oblast na vzorku, kde mají nanostruktury stejný tvar, rozměr a rozestup,  přesto v těchto grafech jsou zjevně prezentována měření z vice polí (různé rozměry nanostruktur). Rovněž není zřejmé, čím se v těchto obrázcích liší grafy vlevo a vpravo. Přestože vzorek P7 (obrázek 4.11 a 4.12) a vzorek (obrázek 4.13 a 4.14) P21 by měli obsahovat nanostruktury stejných nebo přinejmenším  velmi podobných rozměru a tvarů, prezentovaná měření se velmi liší. Chybí mi zde porovnání spekter naměřených ze stejného pole, ale především mi při vyhodnocování naměřených spekter chybí kvantitavní porovnání poloh píku. Při interpretaci naměřených spekter diplomant využívá blíže nespecifikovaný teoretický model, založený na metodě BEM (Boundary Element Method).  Ten značnou měrou přispěl k vysvětlení přítomnosti velmi intenzivního píku ve spektrech, a tudíž by si jistě zasloužil alespoň stručného popisu. V závěru kapitoly jsou prezentována spektra naměřena na jednotlivých nanostrukurách a dále je zde ukázána citlivost konfokální spektroskopie na nastavení  optického systému a diskutovány možné cesty k citlivějším měřením v budoucnu. Kapitola 5  shrnuje dosažené výsledky.

Typografická úprava diplomové práce je na vysoké úrovni, nicméně použité obrázky z elektronového mikroskopu by měli byt pro lepši čitelnost více kontrastní. Diplomant se bohužel nevyhnul řadě překlepů a jisté nejednotnosti ve značení fyzikálních veličin v kapitole 2. Například písmenem n je označen, jak index lomu, tak hustota elektronů v kovu. Při použíti abecedně uspořádaného seznamu literatury by bylo vhodnější se na literaturu neodkazovat čísly, ale např. jménem autora.

Diplomant splnil zadání diplomové práce v plném rozsahu a celkově hodnotím práci stupněm B a doporučuji k obhajobě.
Kritérium hodnocení Známka
Splnění požadavků a cílů zadání B
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosaž. vysledky a vyvozovat z nich závěry C
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis C
Práce s literaturou včetně citací C

Známka navržená oponentem: B