ŘEPA, R. Elektronová mikroskopie a spektroskopie nanofotonických struktur a materiálů [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2024.

Posudek vedoucího

Křápek, Vlastimil

Práce pana Bc. Rostislava Řepy se zabývá blízkým elektrickým polem spojeným s excitací lokalizovaných povrchových plazmonových polaritonů ve zlatých nanostrukturách, tzv. plazmonických anténách. Zejména se zaměřuje na vliv lokální křivosti antén (plazmonický bleskosvodný jev) a rezervoár náboje. První dvě kapitoly práce poskytují rozsáhlý teoretický základ. V jednotlivých sekcích třetí kapitoly je nejprve srozumitelně formulován cíl výzkumu a navrženy jednotlivé výzkumné úkoly a poté jsou uvedeny výsledky strukturní a chemické analýzy zkoumaných plazmonických antén. Vlastní vědecké výsledky pak obsahují sekce 3.3 a 3.4, v nichž je detailně zkoumán vliv rezervoáru náboje a lokální křivosti. Práce je přehledně logicky strukturována. Dosažené závěry jsou vědecky významné a řádně podložené teoretickými i experimentálními daty. Cíle práce byly v dostatečné míře splněny. Pan Řepa pracoval samostatně a iniciativně a k řadě výsledků přispěl svými originálními nápady. Práci doporučuji přijmout k obhajobě s hodnocením A.

Posudek oponenta

Paták, Aleš

Pan Bc. Rostislav Řepa se v jeho diplomové práci zabývá aktuálním tématem v oblasti plazmoniky - bleskosvodným jevem. K tomu zvolil relevantní metody elektronové mikroskopie a spektroskopie. Osvojil si jak metody teoretické, kdy značná část práce spočívá v použití simulačního balíku MNPBEM, tak experimentální, kdy vyrobí pomocí FIBu plazmonické antény, následně je nejen zobrazí elektronovým mikroskopem, ale použije i analytické metody elektronové mikroskopie, a sice state-of-the-art spektroskopii energiových ztrát elektronů. Zpracovaná spektra porovnává s výsledky simulací. Práce je psána srozumitelnou angličtinou. Některá souvětí by se ovšem mohla rozdělit na několik vět kvůli ještě lepší srozumitelnosti. Práce je přehledně rozčleněna do tří kapitol. K jednotlivým kapitolám se nyní postupně vyjádřím. Poznámky, drobné připomínky či otázky z této části mohou, ale nemusí byt diskutovány během obhajoby. Otázky, u kterých bych byl rád, aby byly zodpovězeny během obhajoby, budou uvedeny na konci posudku. V 1. kapitole autor sepíše pěkný a stručný úvod do analytické elektronové mikroskopie. Text je proložen pěkně zpracovanými obrázky. Úhledné diagramy a grafy prostupují celou prací, nejen touto kapitolou. Jsem rád, že při popisu různých interakcí elektronového svazku se vzorkem, nebyl uveden všudypřítomný „hruškový“ diagram. Při pohledu na Fig. 1.2 se ovšem čtenář neubrání otázce, zda by bylo možné takovéto diagramy předělat se zakomponováním Feynmanových diagramů. Takto by bylo možné intuitivně nahlédnout, co je to Augerův elektron a jak se proces jeho vzniku liší od vzniku signálního fotonu. Možná, že QED není součástí curricula VUT, ale autor četl svou referenci [30], kde se např. Fig. 21 ubírá tímto směrem. Na str. 7 se vyskytuje termín „surface topology“. Myslím, že slovo topology by v této souvislosti mělo být nahrazeno slovem topography. Tato poznámka se může jevit jako slovíčkaření, ale znám člověka, který do CV napsal slovo topology a HR mu přiřadilo post zeměměřiče. Pokud bychom se snažili vyhnout zabřednutí do precizní definice povrchu a jen předpokládali, že by nějaká rozumná definice vedla ke zvlněné ploše, třeba s vyvýšeninami nad atomy, tak takový povrch by byl topologicky ekvivalentní rovině. Na str. 17 je drobná typografická chyba „90 °magnetic“. Fig. 1.14 obsahuje nekonzistenci ve značení energiových ztrát. Rovnice (1.8) se mi jeví býti chybnou, což bude uvedeno jakožto otázka k obhajobě, jelikož se jedna o stěžejní rovnici, která se opakuje v (2.34), a je implementována v hojně používaném balíčku MNPBEM. U rovnice (1.9), kde se diskutuje IMFP, by se hodilo slovíčko „effective“ stejně jako v referenci [13]. V 2. kapitole autor uvádí hlavní pojmy jako SPP a LSP. Je zde nastíněno, že základem jsou Maxwellovy rovnice, několik jednoduchých modelů, na kterých si čtenář muže osahat, co je plazmon a disperzní relace. Domnívám se, že na str. 34 v souvislosti s rovnicí (2.6) jsou znaménkové nekonzistence. „Restoring force“ má v textu před rovnici jiné znaménko než v uvedené rovnici. Dále by z uvedených předpokladů z rov. (2.6) plynulo opačné znaménko členu s tlumením v rov. (2.7). Nejjednodušší nápravou se mi jeví změna znaménka v exponentech předpokládaných harmonických časových závislostí. Na str. 45 by mělo být místo „Lorentz gauge“ uvedeno Lorenz gauge. Připisovat tuto zásluhu Holanďanovi s NC místo Dánovi bez NC je častým omylem, který nevím, kde má počátek a komu byla bližší nizozemská rovina než rovina dánská. I přes možné averze dotyčného vůči Dánsku bych ponechal zásluhy Lorenzovi, jak např. uvádí Kip Thorne ve svých přednáškách dostupných na internetu či jak je uvedeno na Wikipedii. Pokud si autor odvodil rov. (2.35), tak by to mohlo být pro čtenáře zajímavé i za cenu o stránku delší diplomové práce, jestliže by byly uvedeny detaily a uveden např. na pravou míru překlep v referenci [58] při jejím odvozování. Ve 3. kapitole autor přehledně prezentuje své hlavní výsledky ohledně bleskosvodného jevu. Na str. 57 se píše: „To obtain the loss probability, the data must be divided by the total number of electrons impinging the sample. However, this approach is not feasible,…“ Proč je to neproveditelné? Nešlo by do SiN membrány „vyFIBovat“ díru a změřit proud? Při pohledu na Fig. 3.10 (b) vs (f) vyvstává otázka, proč o tolik jasnější rohové oblasti v simulacích nejsou pozorovány i v experimentu. Bylo by lepší, kdyby definice Q faktoru na str. 67 byla uvedena před jeho 1. použitím na str. 65. Na str. 74 mělo být pravděpodobně místo odkazu Fig. 3.19(a) uvedeno Fig. 3.11(a). Na str. 74 je uvedeno: „As the local curvature of the PA increases (curvature radius decreases), we observe a systematic blue shift in the resonance energies …“ To je v rozporu s popiskem x-ové osy - Local curvature (nm) - ve Fig. 3.20 (b)-(d), kde by raději měl být popisek Radius of curvature (nm). Podobně v následujícím textu, např. Fig. 3.22 (a). I přes uvedené připomínky si myslím, že má práce výbornou úroveň, autor prokázal, že se v tematice dobře orientuje a disponuje fyzikálním přehledem. Navrhuji panu Bc. Rostislavu Řepovi celkové hodnocení výborně / A a přeji hodně radosti z poznání a nezanedbatelné množství štěstí v jeho vědecké kariéře, která předpokládám bude následovat. Otázky k zodpovězení při obhajobě (uspořádáno podle důležitosti): 1. Prosím o odvození stěžejní rov. (1.8), krok za krokem, z východiska před rov. (8) z ref. [30]. 2. Napadají diplomanta i jiná vysvětlení, než „radiative losses“, dle autora antiintuitivního chování antén vykazujících slabší pole s jejich rostoucím rozměrem? Popř. plánuje ověření uvedené domněnky experimentálně, např. pomocí katodoluminiscence, a simulačně s využitím balíku MNPBEM? 3. V závěru je zmíněno, že by mohl být bleskosvodný jev studován také u jiných materiálů, než je uvažované zlato, např. u grafenu. Zamýšlel se již diplomant nad tím, jak by se pozměnilo experimentální uspořádání či jak by to bylo simulováno? Balík MNPBEM by byl pravděpodobně nedostačující v této situaci. V Brně dne 4. 6. 2024                                              Mgr. Aleš Paták, Ph.D.

eVSKP id 156244