diplomová práce

Povrchové plazmonové rezonance na koloidních nanočásticích

Text práce 25.04 MB Text práce 25.43 MB

Autor práce: Ing. Jiří Beránek

Ak. rok: 2012/2013

Vedoucí: prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc.

Oponent: Mgr. Oto Brzobohatý, Ph.D.

Abstrakt:

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.

Klíčová slova:

Plazmonika, Lokalizované povrchové plazmony, zlato, nanočástice, koloidní roztoky, DDA, FDTD

Termín obhajoby

17.06.2013

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znamkaAznamka

Klasifikace

A

Jazyk práce

čeština

Fakulta

Fakulta strojního inženýrství

Ústav

Ústav fyzikálního inženýrství

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)

Posudek vedoucího
prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc.

Student pracoval velmi samostatně a iniciativně. Velkou měrou přispěl i k zajištění svého studijního pobytu na univerzitě v Mexiku, kde pracoval na části své diplomové práce.
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. Oto Brzobohatý, Ph.D.

Diplomová práce pana Jiřího Beránka, pojednávající o povrchové plazmonové rezonanci na koloidních nanočásticích je logicky a přehledně uspořádaná. Po krátkém úvodu do problematiky následuje kapitola, dávající stručný přehled teorie rozptylu světla.  Čtenář je stručně seznámen s dvěma nejčastěji používanými modely rozptylu (Rayleigh a Mie). Je zde rovněž zavedena veličina extinkce, která byla vybrána pro charakterizaci rozptylu světla na koloidním roztoku. Kapitola 3 diskutuje vliv tvaru a velikosti nanočástice na dielektrickou funkci této částice, a způsob jak se její změna promítá do optické odezvy.  V kapitole 4 jsou stručně popsány použité numerické metody: metoda vázaných dipólů a metoda FTDT a jejich možná omezení při výpočtech rozptylu na kovových nanočásticích. V úvodu 5. kapitoly diplomant popisuje realizovanou experimentální sestavu pro měření extinkčních spekter a srovnává naměřená a vypočtená spektra zlatých kulových koloidních nanočástic. Pro výpočty extinkčních spekter diplomant použil dostupné programy, DDSCAT, MiePlot a Lumerical. V další části kapitoly je probrána metoda chemické syntézy nekulových kovových útvarů. Pro další výpočty a měření byly vybrány zlaté nanotyčky s různými poměry stran a podobně jako u kulových objektů bylo provedeno srovnání teorie s experimentem. Závěr kapitoly je věnován srovnání vypočtených extinkčních spekter pro různé tvary nanočástic. Kapitola 6 shrnuje dosažené výsledky.

Grafická úprava diplomové práce je na vysoké úrovni nicméně diplomant se nevyhnul řadě překlepů. U některých vztahů, např. (2.1) diplomant nedefinuje všechny použité symboly, což poněkud stěžuje srozumitelnost pasáže.
Diplomant nastudoval celou řadu česky i anglicky psaných publikací týkající se dané problematiky, bohužel citace [36] v seznamu literatury chybí.

Až na výše zmíněné formální nedostatky je diplomová práce na vynikající úrovni. Jednotlivé
kapitoly na sebe logicky navazují a rozsah práce je plně dostačující pro pokrytí teoretické i
experimentální části.

Diplomant splnil zadání diplomové práce v plném rozsahu a celkově hodnotím práci
výborně/A a doporučuji k obhajobě.
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 B
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací C
Otázky k obhajobě:
  1. 1. Pří výpočtech extinkčních spekter nekulových nanočástic uvádíte, že jste středoval spektra přes všechny natočení objektů vůči dopadajícímu poli. S jakým úhlovým krokem jste počítal?
  2. 1. Pozoroval jste změnu spekter pro jednotlivá natočení? (podélný a příčný mód)

Známka navržená oponentem: A

Odpovědnost: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová