ŘEPA, R. Plazmonický bleskosvodný jev [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2022.

Posudek vedoucího

Křápek, Vlastimil

Bakalářská práce pana Rostislava Řepy studuje plazmonický bleskosvodný jev: zesílení elektrického pole v okolí zakřivených kovových struktur při optických frekvencích. Práce je přehledně členěna do tří kapitol, představujících teoretické zázemí pro studii, použité experimentální a výpočetní metody, a konečně i vlastní výsledky. V teoretické části je logicky uspořádaně představena teorie potřebná k popisu studovaného jevu. Metodologie popisuje metodu přípravy plazmonických antén, jejich experimentální charakterizaci pomocí spektroskopie energiových ztrát elektronů a teoretickou charakterizaci pomocí numerických simulací. Vlastní výsledky se skládají především ze spekter a map ztrátové funkce jednotlivých plazmonických módů. Ústředním výsledkem je graf 3.9 prokazující a kvantifikující existenci plazmonického bleskosvodného jevu. Práce je logicky velmi dobře členěna, jednotlivé části na sebe dobře navazují. Pan Řepa projevil hluboký fyzikální vhled do problematiky, který mu umožňuje získané výsledky interpretovat netriviálním způsobem, například identifikovat povahu spektrálně se překrývajících módů nebo korigovat výsledky na rozdíl mezi návrhovým a skutečným rozměrem antén. Práce zahrnující náročnou přípravu nanostruktur, zpracování experimentálních dat a rozsáhlé simulace vyniká svým rozsahem, ale i vysokou kvalitou. Pan Řepa pracoval samostatně a iniciativně. Bez výhrad prokázal schopnost samostatné výzkumné práce, stejně jako i široké fyzikální znalosti a schopnost použít je při řešení praktického problému. K odborné složce práce nemám výhrady. Stylistická a gramatická úroveň práce je velmi dobrá. Cíle práce byly beze zbytku splněny. Doporučuji přijmout práci k obhajobě s hodnocením A.

Posudek oponenta

Konečná, Andrea

Rostislav Řepa se ve své práci zabýval vlivem křivosti povrchu tzv. plazmonických antén na zesílení jejich blízkého elektromagnetického pole spojeného s excitací lokalizovaných povrchových plazmonů. Přestože se jedná teprve o práci bakalářskou, student zvládnul jak poměrně náročné experimenty, tak numerické výpočty. Pomocí iontové litografie vyrobil několik sérií plazmonických antén vhodných pro analýzu v prozařovacím elektronovém mikroskopu. Spektra naměřená pomocí spektroskopie energiových ztrát elektronů důkladně zanalyzoval a srovnal s výpočty provedenými v prostředí „MNPBEM“ v programu Matlab. Práce je logicky a přehledně členěná a samotnému textu a obrázkům nemám příliš co vytknout. Nabízí se spíše náměty k diskuzi a dalšímu zkoumání (viz níže). Vzhledem k tomu, že se jedná o velmi nadprůměrnou práci, která je z velké části tvořena originálními výsledky s publikačním potenciálem, navrhuji jednoznačně celkové hodnocení A. Formální a faktické připomínky: • Obr. 1.7: Bylo by vhodné uvést, že se jedná o pole indukované (tedy pole, které nezahrnuje pole elektronového svazku). Vůči jakému poli je počítáno zesílení, tedy jaké pole je E0? • Str. 10: Vhodnější český ekvivalent pro „density-functional theory“ je „teorie funkcionálu hustoty“. Práce [21] zkoumala částice složené ze sodíkových (ne křemíkových) atomů. • Vztah (1.31) je třeba opravit. • Na str. 20 píšete, že díky diskretizaci povrhu namísto objemu je metoda BEM rychlejší než jiné numerické metody. Tato metoda ale oproti numerickým metodám diskretizujícím objem vyžaduje inverzi hustých (i když menších) matic, a tedy ve výsledku rychlejší být nemusí. Toto tvrzení by tedy mělo být podpořeno přímým srovnáním s výpočtem pro stejnou částici provedenou pomocí některé z „objemových“ numerických metod. • V sekci 3.3.1 u diskuze týkající se vlivu velikosti membrány na konvergenci: „Jde pravděpodobně o problém numerický, který může souviset přímo s použitým modelem PA.“ Druhé větě souvětí nerozumím. • Dále na str. 24 nerozumím Vašemu tvrzení, že „Očekáváme zanedbatelné změny v plazmonické lokalizaci pole.“ • Str. 31: při konvoluci vypočtených spekter se ZLP uvažujete, že „možná šířka v polovině výšky ZLP použitého TEM [26]“ je 0,23 eV. Bylo by ale vhodnější v konvoluci použít hodnotu vyextrahovanou přímo z měření, se kterým výpočty srovnáváte. • V obr. 3.10 (c,d) se nabízí provést srovnání také konvolvovaných výpočtů. Náměty k rozpravě a dalšímu zkoumání: • Obr. 1.4: Mohlo by dojít k excitaci kvadrupólového módu, pokud byste elektronový svazek umístil u kraje částice podél její delší osy a naopak, bylo by možné vybudit dipólový mód pro elektronový svazek procházející středem částice? Jak byste Vaši odpověď zdůvodnil? • Na str. 8 píšete, že „díky evanescentnímu charakteru LSP je dokonce možné obejít difrakční limit“. Mohl byste toto tvrzení demonstrovat na Vašich výsledcích? Platí to také pro SPP? Jak byste svou odpověď zdůvodnil s využitím vztahů v sekci 1.1.3? • Sekce 1.3: Dokázal byste okomentovat, proč je možné ve výpočtech ztrátové pravděpodobnosti uvažovat konstantní rychlost elektronu? • Sekce 2.3.2: Bylo by zajímavé vidět srovnání výsledků simulací pomocí „nevhodně“ a „vhodně“ navržené diskretizace. • Bylo by možné pro studované částice použít kvazistatického namísto retardovaného BEM řešiče? • Velmi zajímavý je výsledek na obr. 3.11, kdy experiment vykazuje vůči teorii významně vyšší faktor zesílení, respektive jeho růst. Máte nějakou hypotézu, proč by tomu tak mohlo být? • V obrázcích 3.9 a 3.11 srovnáváte maxima ztrátových pravděpodobností, nezkoušel jste srovnat jejich integrály v oblasti analyzovaných píků? • Je spektroskopie energiových ztrát elektronů jedinou metodou, která nám umožňuje mapovat prostorovou závislost elektromagnetického pole v blízkosti plazmonických antén?

eVSKP id 139555