Detail předmětu

Nanofotonika a plasmonika

FSI-TNF-AAk. rok: 2013/2014

Principy šíření optických signálů v nanostukturách (např. součástkách a obvodech) pod hranicí difrakčního limitu, metody jejich využití. Povrchové plasmonové polaritony (PPP) - možnost, jak překonat difrakční limit. Generace, šíření a detekce PPP. Povrchové plasmonové polaritony a kovové nanostruktury - Plasmonika. Postupné PPP, jejich využití v oblasti sensoriky. Lokalizované PPP - lokální excitace elektromagnetického pole, využití v oblasti generace a detekce elektromagnetického záření, sensorice a lokální spektroskopií nanostruktur(TERS,...).

Jazyk výuky

angličtina

Počet kreditů

6

Garant předmětu

prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav fyzikálního inženýrství (ÚFI)

Nabízen zahraničním studentům

Všech fakult

Výsledky učení předmětu

Studenti získají přehled o aktuálním stavu nového oboru nanofotonika, což jim umožní i snazší orientaci při výběru vlastní diplomové či doktorské práce.

Prerekvizity

Základní kurz fyziky, teorie elektromagnetického pole, kvantová fyzika a fyzika pevných látek.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Cvičení je zaměřeno na praktické zvládnutí látky probrané na přednáškách.

Způsob a kritéria hodnocení

Hodnocení studenta bude zohledňovat jeho práci ve cvičení a výsledky diskuze nad zadanými tématy při zkoušce (k přípravě povoleny poznámky z přednášek).

Učební cíle

Cílem je poskytnout přehled o metodách umožňujících použití elektromagnetických signálů na strukturách s rozměry pod difrakčním limitem, speciálně pak o plasmonice jako hlavní oblasti nanofotoniky.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Přítomnost na cvičení je povinná a je sledována vyučujícím. Způsob nahrazení zmeškané výuky ve cvičení bude stanovena vyučujícím na základě rozsahu a obsahu zmeškané výuky.

Základní literatura

Bohren C. F., Huffman D. R.: Absorption and Scattering of Light by Small Particles, Wiley - VCH Verlag GmbH, Weinheim, 2006 (EN)
Kreibig U., Vollmer M.: Optical Properties of Metal Clusters, Springer Verlag, Berlin 1995. (EN)
Maier S. A.: Plasmonics: Fundamentals and Application, Springer 2007. (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program M2A-P magisterský navazující

    obor M-FIN , 1 ročník, zimní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. RNDr. Petr Dub, CSc.
prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc.

Osnova

Základy teorie elektromagnetického pole. Šíření elektromagnetických vln v kovech: dielektrická funkce plynu volných elektronů, disperzní relace plynu volných elektronů a objemových plasmonů, energie elektromagnetického pole v kovech. Šíření elektromagnetických vln na rozhraní kovů a dielektrik: Povrchové plasmonové polaritony (PPP) - jednoduché rozhraní, multivrstevné systémy; excitace, detekce a zobrazování PPP; aplikace PPP - planární vlnovody, sensory, metamateriály a záporný index lomu na optických frekvencích, jejich použití pro ideální zobrazování.
Lokalizované povrchové plasmony (LPP): kvazistatická aproximace, teorie jdoucí za kvazistatickou aproximaci - Mieova teorie rozptylu a absorpce electromagnetického záření na kuličce , aproximace na obecnější tvary (včetně otvorů a dutin), metody pozorování lokalizovaných povrchových plasmonů, vazba mezi lokalizovanými plasmony, aplikace LPP - resonanční plasmonické antény (lokální zdroje a detektory elektromagnetického záření ve viditelné a infračervené oblasti), LPP a průchod světla přes otvor, lokální zesílení elektromagnetického pole v bízkém okolí kovových částic či hrotů a antén - povrchově zesílená Ramanova spektroskopie (SERS), respektive hrotem zesílená Ramanova spektroskopie (TERS), luminiscence indukovaná kovovým hrotem (STL), litografie.

Cvičení

20 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. RNDr. Petr Dub, CSc.
prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc.

Osnova

Výpočty podpůrných teoretických příkladů probíhají po celý semestr.

Cvičení s počítačovou podporou

6 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc.

Osnova

viz cvičení