Zesílená spektroskopie s fotony a elektrony
Loading...
Date
Authors
Kabát, Jiří
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Jednou z hlavních aplikací infračervené spektroskopie je analýza složení a chemických vlastností molekulárních vzorků. Techniky infračervené spektroskopie dalekého pole však často mají problém detekovat malá množství molekul. Jedním ze způsobů, jak překonat nízký signál malých molekulárních množství, je pokud je vystavíme vlivu silného blízkého pole. V této práci teoreticky studujeme zesílenou infračervenou spektroskopii s fotonovými a elektronovými sondami. Nejprve představíme řešerši se zaměřením na elektrodynamiku a nanofotoniku. Poté ukážeme výsledky numerických a analytických výpočtů pro optické účinné průřezy a spektra energiových ztrát elektronů pro nanoantény. Hlavní část této práce se zabývá semianalytickým modelováním systému anténa-molekuly, kde porovnáváme modelované výsledky molekulárních signatur ve spektrech s numerickými simulacemi. V neposlední řadě stanovíme měřítka pro návrh nanoantény s nejvyššíím výkonem v zesílené spektroskopii pro uvažovaný systém a detekci signálu.
One of the main applications of infrared spectroscopy is analysis of the composition and chemical properties of molecular samples. However, the far-field infrared spectroscopy techniques often suffer to detect small amounts of molecules. One of the ways to overcome the low signal of minute molecular amounts is by introducing the influence of a strong near field. In this thesis, we theoretically study the enhanced infrared spectroscopy with photon and electron probes. First, we review the theoretical background, with a focus on electrodynamics and nanophotonics. Then we show the results of numerical and analytical calculations for the optical cross sections and the electron energy loss spectra for nano-antennas. The main part of this thesis deals with semi-analytical modeling of the antenna-molecules system, where we compare the results of molecular signatures in the spectra from the model with the numerical simulations. Last, we establish figures of merit for designing nano-antenna with the best performance in enhanced spectroscopy for the considered system and signal detection.
One of the main applications of infrared spectroscopy is analysis of the composition and chemical properties of molecular samples. However, the far-field infrared spectroscopy techniques often suffer to detect small amounts of molecules. One of the ways to overcome the low signal of minute molecular amounts is by introducing the influence of a strong near field. In this thesis, we theoretically study the enhanced infrared spectroscopy with photon and electron probes. First, we review the theoretical background, with a focus on electrodynamics and nanophotonics. Then we show the results of numerical and analytical calculations for the optical cross sections and the electron energy loss spectra for nano-antennas. The main part of this thesis deals with semi-analytical modeling of the antenna-molecules system, where we compare the results of molecular signatures in the spectra from the model with the numerical simulations. Last, we establish figures of merit for designing nano-antenna with the best performance in enhanced spectroscopy for the considered system and signal detection.
Description
Citation
KABÁT, J. Zesílená spektroskopie s fotony a elektrony [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2024.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
en
Study field
bez specializace
Comittee
prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc. (předseda)
prof. RNDr. Jiří Spousta, Ph.D. (místopředseda)
prof. RNDr. Pavel Zemánek, Ph.D. (člen)
prof. Mgr. Dominik Munzar, Dr. (člen)
doc. Mgr. Adam Dubroka, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Petr Dub, CSc. (člen)
prof. Ing. Jan Čechal, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Jiří Petráček, Dr. (člen)
prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Radek Kalousek, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Miroslav Kolíbal, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Stanislav Průša, Ph.D. (člen)
RNDr. Antonín Fejfar, CSc. (člen)
Date of acceptance
2024-06-10
Defence
Po otázkách oponenta bylo dále diskutováno:
Způsob charakterizace molekul navázaných na nanostrukturu.
Student na otázky odpověděl
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení