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

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