FLAJŠMANOVÁ, J. Měření extinkčních spekter opticky zachycených plazmonických nanočástic [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2015.

Posudek vedoucího

Brzobohatý, Oto

Diplomová práce slečny Jany Damkové, pojednávající o lokalizovaných plazmonových rezonancích opticky zachycených kovových nanočástic, je logicky a přehledně uspořádaná. Po krátkém úvodu do problematiky a vytyčení cílů práce následuje kapitola, která velmi čtivě seznamuje čtenáře se základy teorie popisující rozptyl elektromagnetického záření na kovových nanočásticích. Mimo základů teorie elektromagnetického pole jsou zde postupně probrány: Drudeho model pro vyjádření dielektrické funkce kovových nanočastic, extinkční, rozptylový a absorpční průřez v rámci Rayleigho a Mieho teorie rozptylu a teoretický model založený na metodě vázaných dipólů určený pro výpočet rozptylu na nesférických nanočásticích. Závěrem teto kapitoly je diskutována citlivost optické odezvy kovových nanočástic na jejich velikostech a tvarech. V následující kapitole je čtenář nejprve stručně uveden do problematiky optického chytaní a poté jsou rozebrány klíčové části experimentální sestavy. Ta byla postavena v rámci diplomové práce a sloužila k charakterizaci plazmonových rezonancí jednotlivých opticky zachycených nanočástic. Před samotnou prezentací naměřených výsledků je ukázán vliv nastavení osvitu temného pole na naměřená spektra. Poté jsou prezentována a diskutována naměřená spektra stříbrných nanočástic. V případě jednotlivých opticky zachycených nanočástic je zde ilustrován vliv morfologie částic na rozptylová spektra. V případě více zachycených částic je ukázána vzájemná interakce mezi plazmonovými nanočásticemi, která vede k znatelnému rozšíření rozptylových spekter. V poslední části této kapitoly se řešitelka věnuje studiu rozptylu na zlatých nanotyčkách. Nejprve jsou prezentována očekávaná rozptylová spektra, spočtená pomocí metody vázaných dipólů, a poté je ukázáno typické spektrum opticky zachycených částic. Ukazuje se, že experimentální sestava není dostatečně citlivá pro měření jednotlivých zlatých nanočástic a naměřená spektra odpovídají spíše rozptylu na „klastrech“ nanočástic, které rozptyluji mimo rozsah experimentální sestavy. V závěrečné kapitole jsou přehledně shrnuty dosažené výsledky spolu s výhledem k další práci. Grafická úprava diplomové práce je na velmi vysoké úrovni. Diplomantka nastudovala celou řadu publikací týkající se dané problematiky a vhodně je v textu citovala. 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.

Posudek oponenta

Jonáš,, Alexander

Předložená diplomová práce se zabývá experimentální charakterizací kovových nanočástic vykazujících lokalizované povrchové plazmonové rezonance metodami optické spektroskopie. Individuální nanočástice dispergované ve vodném prostředí jsou za účelem pořízení optických rozptylových spekter nejprve imobilizovány s využitím jednosvazkové gradientní optické pasti (optické pinzety) a následně excitovány prostřednictvím širokospektrálního zdroje světla. Optická excitace studovaných nanočástic je realizována metodou osvitu v režimu temného pole, která umožňuje účinnou detekci záření rozptýleného na nanočásticích, zatímco přímo dopadající excitační světlo je prostorově filtrováno a nepřispívá k rušivému spektrálnímu pozadí. Experimentální sestava pro kombinované optické zachytávání a spektroskopii je nejprve charakterizována sérií měření na dielektrických nanočásticích (polystyren). Tyto kalibrační experimenty slouží k eliminaci vlivu chromatických aberací v osvitové části sestavy na spektrální profil excitačního záření a k demonstraci lineární závislosti intenzity rozptýleného záření na celkovém počtu nanočástic zachycených simultánně v optické pasti. Následné experimenty se stříbrnými plazmonickými nanočásticemi pak ilustrují závislost rozptylových spekter (poloha a šířka spektrálního píku) na tvaru a velikosti studované nanočástice a na počtu simultánně zachycených nanočástic. Analogicky k případu dielektrických nanočástic je prokázáno, že maximální intenzita rozptýleného záření je přímo úměrná počtu nanočástic v optické pasti a tato veličina tudíž může být použita k odhadu počtu simultánně zachycených nanočástic. Experimentálně získané rozptylové spektrum individuální stříbrné nanočástice je porovnáno se simulací založenou na Mieově teorii rozptylu elektromagnetického záření na kulových objektech; toto srovnání ukazuje kvalitativní shodu obou spekter. Jako poslední jsou prezentovány pilotní spektroskopické studie zlatých nanočástic tyčinkového tvaru společně s podpůrnými simulacemi ukazujícími existenci separátních spektrálních rezonancí odpovídajících podélným a příčným plazmonovým modům zlatých nanotyčinek.Diplomová práce je po formální i obsahové stránce na vysoké úrovni. Členění textu do jednotlivých kapitol a sekcí je přehledné a logické. Po úvodní kapitole poskytující stručný přehled současného stavu v oblasti přípravy, charakterizace, a aplikací plazmonických nanostruktur a motivaci diplomového projektu následuje teoretická část, která v sevřené formě shrnuje nejdůležitější elementy potřebné ke kvantitativnímu popisu interakce elektromagnetického záření s kovovými nanoobjekty (klasický model dielektrické disperze v kovech a popis rozptylu elektromagnetických vln na objektech obecného tvaru a velikosti). Experimentální systém použitý ke spektroskopické charakterizaci opticky zachycených nanočástic společně s vlastními experimentálními daty je prezentován a analyzován ve třetí kapitole. V závěrečné čtvrté kapitole shrnuje autorka dosažené výsledky a nastiňuje možné navazující experimentální a teoretické aktivity. Práce s citacemi použité literatury je příkladná: autorka uvádí kompletní zdroje u všech převzatých rovnic, teoretických odvození, a obrázků, a poskytuje vyčerpávající přehled originálních výzkumných prací ilustrujících relevanci jejího diplomového projektu. Autorka též prokázala výbornou znalost anglického jazyka a až na drobné výjimky (např. „time derivation“ místo „time derivative“, „immerse objective“ místo „immersion objective“, či „expecting resonance“ místo „expected resonance“) se vyhnula „počešťování“ použitých výrazů. V souhrnu konstatuji, že autorka v předložené práci prezentovala a analyzovala původní experimentální výsledky, které mohou posloužit k získání důležitých informací o optických vlastnostech individuálních kovových nanočástic, čímž úspěšně splnila zadání diplomového projektu. Bez váhání doporučuji přijetí práce k obhajobě a hodnotím ji celkovým klasifikačním stupněm A.

eVSKP id 83637