Bachelor's Thesis

SNOM probes with special properties

Final Thesis 5.07 MB

Author of thesis: Ing. Vít Slabý

Acad. year: 2014/2015

Supervisor: prof. RNDr. Jiří Spousta, Ph.D.

Reviewer: doc. Ing. Radek Kalousek, Ph.D.

Abstract:

This bachelor thesis deals with scanning near-field optical microscopy. With SNOM we examined experimentally the near field of the interference of surface plasmon polaritons (PPP) on plasmonic structures consisting of slits in a metal layer a we discuss the effect of probe characteristics on the measurement results.Effect of few characteristics is simulated numerically. Findings obtained in the previous experiments are used for the construction designing of an experimental device called NanoGIS, which should serve for the nanostructure manufacturing.

Keywords:

SNOM, plasmonics, plasmons, optical fiber, electromagnetism, GIS, construction, simulation.

Date of defence

24.06.2015

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Applied Sciences in Engineering (B3901-3)

Field of study

Physical Engineering and Nanotechnology (B-FIN)

Composition of Committee

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)

Supervisor’s report
prof. RNDr. Jiří Spousta, Ph.D.

Student Vít Slabý prokázal velkou dávku samostatnosti při řešení původního, náročného a originálního tématu - příprava a využití SNOM sond se speciálními vlastnostmi. V průběhu náročné práce dosáhl řady výsledků, které lze dle mého soudu již nyní publikovat v mezinárodním vědeckém časopise. Pracoval usilovně jak na praktické části práce (měření interference povrchových plazmonů), tak i na vyhodnocování naměřených dat. Rovněž se zabýval zcela novým způsobem využití  dutého vlákna (při zachování jeho možného využití jako SNOM sondy) k zavedení plynu do UHV aparatury, což představuje zcela novou, dosud neobjevenou a neprobádanou  oblast užití SNOM sond v současné praxi analýzy povrchů a tenkých vrstev. 

Vzhledem k výše zmiňovaným skutečnostem navrhuji celkové hodnocení bakalářské práce stupněm výborně.
Evaluation criteria Grade
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 B
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: A

Bakalářská práce je zaměřena na výrobu sond pro rastrovací mikroskopii v blízkém poli (SNOM) a studium vlivu jejich tvaru na měřený signál. Porovnání kvality vyrobených a komerčních hrotů bylo provedeno měřením povrchových plazmonových polaritonů šířících se na povrchu vrstvy zlata nanesené na křemenném skle. Tyto polaritony byly excitovány pomocí osvětlení vrypů vyrobených ve zlaté vrstvě. Výsledky jsou diskutovány s pomocí numerických simulací. Dále autor popisuje první pokusy upravit leptáním konec dutého vlákna. Takto upravená vlákna mohou splnit dva účely: přivedení požadovaného plynu k povrchu vzorku a zároveň jako měřicí sonda SNOM. Text práce nasvědčuje tomu, že autor problematiku zvládl a rovněž že má odvahu věnovat se zcela novému směru s nejistým výsledkem. Práce je napsána přehledně, experimentální výsledky jsou srozumitelně vysvětlovány.

V práci se vyskytuje nevelké množství překlepů, neobratných či nepřesných vyjádření, které však nebrání porozumění textu. Jako příklad uvádím následující:

1. Str. 3, 1. odst. a dále v celém textu: Pro povrchové plazmonové polaritony byla autorem vybrána zkratka PPP, která je v dalším textu důsledně dodržována. Přesto bych doporučil zkratku SPP (z anglického „surface plasmon polariton“), protože s touto zkratkou se čtenář v literatuře setká daleko častěji.
2. Str. 3, 3. odst.: Tzv. Maxwellovy rovnice v uvedeném tvaru James Clerk Maxwell neformuloval a už vůbec ne v referenci [14], na kterou se text odkazuje. Snížení původního počtu Maxwellových rovnic na 4, mj. s pomocí operátorů divergence a rotace, dosáhl Oliver Heaviside.
3. Str. 7, 1. odst.: Vektor polarizace je označen „normálním“ písmenem P.
4. Str. 13, 2. odrážka: Číselná hodnota nejistoty veličiny má vyšší počet desetinných míst než její samotná hodnota.
5. Str. 15, 2. odst.: Je zmíněn „propagační vektor povrchové vlny“ beta, avšak rovnice (2.16), na kterou se text odkazuje, popisuje pouze velikost tohoto vektoru.
6. Str. 16, rovnice (3.6): Zápis x-ové, y-ové a z-ové složky pomocí symbolu „k“ není šťastně zvolen už jen proto, že symbolem k_0 se v textu rozumí vlnové číslo.
7. Str. 21, 1. odst.: "Nestandardní hodnotou relativní permitivity vzduchu" měl asi autor na mysli skutečnost, že epsilon_r2 se liší od 1 a ne 0.

Závěrem konstatuji, že autor splnil všechny požadavky a cíle zadání. Práci hodnotím výsledným klasifikačním stupněm výborně/A.
Evaluation criteria Grade
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 B
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací A
Topics for thesis defence:
  1. Na str. 26 v prvním odstavci je následující vyjádření: „…dipól sice vytváří elektromagnetické vlny polarizované ve směru kmitání, největší intenzitu ale budí v rovině kolmé na směr kmitání. Z tohoto důvodu patrně nebylo možné hrotem snímat komponentu pole kolmou k rozhraní.“ Toto zdůvodnění by však platilo v tzv. vzdáleném poli. V blízkém poli je velikost elektrické intenzity od elektrického dipólu ve všech směrech srovnatelná (liší se velmi přibližně o faktor 2). Bylo by možné nalézt jiné vysvětlení, proč pole dipólu orientovaného kolmo k rovině otvoru v hrotu se podstatně méně přenáší do vlákna ve srovnání s polem dipólu orientovaným rovnoběžně s rovinou otvoru? Toto vysvětlení by pomohlo změnit zadání úlohy tak, že by nebylo nutné použít onen problematický "princip reciprocity".

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová