Bachelor's Thesis

Preparation of SNOM probes with special properties

Final Thesis 1.62 MB

Author of thesis: Ing. Vít Hertl

Acad. year: 2015/2016

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

Reviewer: Ing. Michal Kvapil, Ph.D.

Abstract:

This bachelor thesis is focused on preparation and testing of probes from a hollow optical fibre and their application in SNOM measurement. Further, special properties of these probes are studied, namely their use as a "nanoGIS". The main problems as etching from the inside are assumed to be solved.

Keywords:

SNOM, plasmonics, hollow optical fibre, etching, FIB, GIS

Date of defence

23.06.2016

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. 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)
doc. Ing. Radek Kalousek, Ph.D. (člen)

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

Student Vít Hertl si velmi dobře poradil s náročnou prací na neprobádaném poli přípravy nových netradičních sond pro SPM (Scanning Probe Microscopy). Navazoval na pionýrskou práci Víta Slabého, jehož výsledky tvůrčím způsobem rozvinul a posunul tak možnost užití dutého optického vlákna jako sondy k netradičnímu pojetí kombinace SNOM metody a transportu pracovního plynu do blízkosti zkoumaného povrchu. Student Vít Hertl objevil a zoptimalizoval reprodukovatelný postup přípravy speciální SNOM sondy pomocí leptání a opracování FIB technikou sondy (komerčně pořízené) a posunul tak možnost ovlivňování povrchů z roviny teoretické blíže k rovině aplikační. Měřením prokázal, že jím připravená sonda je vhodná k určování topografie povrchu. Bohužel k ověření její schopnosti transportovat pracovní plyn do blízkosti povrchu již nedošlo, protože byla nešťastnou náhodou zničena (při přesunu z komory SEM). Celkově jeho práci hodnotím stupněm výborně, tedy A.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosažené vysledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací B
Samostatnost studenta při zpracování tématu B

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Michal Kvapil, Ph.D.

Student Vít Hertl se ve své bakalářské práci zabýval přípravou sondy SNOM z dutého optického vlákna. Zároveň studoval možnost využití této sondy k přivedení pracovního plynu do zkoumané oblasti vzorku. V práci se student nejprve stručně věnuje problematice povrchových plazmonových polaritonů (PPP), následuje vysvětlení funkce mikroskopie blízkého pole (SNOM). V experimentální části se pak student věnuje přípravě SNOM sondy, testuje její vlastnosti a následně se snaží o úpravy sondy vedoucí ke zlepšení jejích detekčních schopností. Se zadaným tématem bakalářské práce si pan Hertl poradil vcelku obstojně, přesto mám k práci několik připomínek:

Faktické:
-    Problematice využití duté SNOM sondy k přivedení pracovního plynu do zkoumané oblasti se student v práci věnuje jen okrajově v částech 3.2.1 a 3.5.3 v celkovém rozsahu přibližně dvou stran.
-    Autor v teoretické části práce zmiňuje některé vlastnosti dielektrických funkcí kovů a dielektrik, avšak před čtenářem tají, že se obecně jedná o komplexní funkce (viz vztah (2.18)), což je fakt, který je důležitý obzvláště pro optické vlastnosti kovů. Rovněž tak v obecném vztahu pro propagační vektor PPP (vztah (2.31)), v němž jsou provázány dielektrické funkce kovu a dielektrika s efektivním indexem lomu rozhraní, by mělo být uvedeno, že všechny tyto zmíněné veličiny jsou obecně komplexní. Naopak podmínka vyjádřená vztahem (2.32) by byla platná jen, pokud by se uvažovaly pouze reálné části dielektrických funkcí (a pokud by zde autor uvedl správné znaménko nerovnosti).
-    Na straně 7 autor při řešení podmínky šíření PPP na rozhraní diskutuje případ, kdy je pro frekvence větší než plazmová frekvence reálná část dielektrické funkce kovu kladná a PPP se nemůže na rozhraní šířit. Případ, kdy se PPP šířit může, však autor neuvádí. Následně chybně uvádí podmínku nutnou pro šíření PPP (2.32), přičemž se odvolává na disperzní relaci (2.21). Celkově to vzbuzuje dojem, že autor chybně soudí, že PPP se na rozhraní kov-dielektrikum může šířit jen pro frekvence větší než plazmová frekvence kovu.
-    Kromě odborných publikací by bylo vhodné uvést v seznamu použitých zdrojů i datový list použitého optického vlákna, obzvlášť když jsou z něj čerpány informace uvedené na obrázku 3.1.

Formální:
-    V práci se vyskytuje několik překlepů a u několika slov nesprávné skloňování.
-    Proti obvyklé konvenci jsou vektorové veličiny značeny tučným avšak stojatým písmem. Skalární veličiny jsou značeny kurzívou. Některé vztahy tak působí poněkud nesourodým dojmem.
-    Značně nepěkně působí způsob, jakým jsou do textu vloženy některé obrázky – viz obr. 2.2, 2.3, 2.5, 2.6 a další. Zmíněné obrázky jsou do textu vloženy tak, že rozdělují text uprostřed věty.

Vzhledem k tomu, že se jedná o autorovu první vysokoškolskou kvalifikační práci a že znalosti teorie o šíření PPP mohl zatím nabýt pouze samostudiem, tak i přes všechny uvedené výhrady práci doporučuji k obhajobě a hodnotím jako velmi dobrou, tedy klasifikačním stupněm B.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání B
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosaž. vysledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis C
Práce s literaturou včetně citací B
Topics for thesis defence:
  1. V návaznosti na problematickou část ze strany 7 Vaší práce, mohl byste uvést, jak je to s podmínkou šíření povrchovým plazmonových polaritonů na rozhraní kov-dielektrikum?
  2. Na obrázku 3.15a je vidět světlo vystupující ze zkoseného vlákna v celém jeho průřezu. Byl stejný experiment proveden i pro nezkosené (resp. neupravené) vlákno a jak vypadal světelný výstup z neupraveného vlákna?
  3. Na str. 23 je zmíněno poškození vlákna pádem. Proč se nepokračovalo odstřižením poškozené špičky a opětovnou výrobou sondy? Bylo to časovou náročností připravy sondy? Pokud ano, mohl byste uvést, jaká byla přibližná časová náročnost jednotlivých kroků výroby, resp. úpravy, SNOM sondy z dutého vlákna?

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová