Studium optických vlastností kovových struktur a jejich využití v nanooptice

Abstract

Interakce kovových struktur s elektromagnetickým zárením je živoucím tématem oboru optiky blízkého pole, které zahrnuje oblasti plasmoniky a nanofotoniky. Interakce svetla a látky na rozmerech menších než vlnová délka zárení otevírají možnosti aplikacím, jakými jsou mezi jinými nejruznejší varianty povrchove zesílené spektroskopie. V této práci se teoreticky zabýváme mapováním vlastností blízkého pole kovových struktur pomocí mikroskopie v blízkém poli rozptylového typu. Diskutujeme zde mechanismus tvorby signálu za podmínek, kdy je možné sondu mikroskopu považovat za slabe rozptylující. V další cásti práce objasnujeme mechanismus povrchove zesílené infracervené spektroskopie pomocí numerických simulací a analytického modelu. Aparát aplikujeme na systém lineární dipólové antény interagující s vrstvou vzorku. Pomocí analytického modelu a numerických simulací nalézáme na vhodném modelu spojení mezi formací spektroskopického signálu a signálu mikroskopie v blízkém poli.Interaction of metallic structures with electromagnetic radiation is a living topic of near-field optics including plasmonics and nanophotonics. The field-matter interaction treated on the subwavelength scale opens the path to a wide range of applications, among others to different variants of the surface enhanced spectroscopy. In this thesis we theoretically describe how the near-field properties of the metallic structures can be accessed by a probe of near-field scanning optical microscope. Formation of the signal in the near-field microscopy utilizing weakly interacting probes is discussed. Further, we elucidate the mechanism of the surface enhanced infrared spectroscopy. We utilize a model example of linear dipole antennas interacting with sample structures. A close connection is found between the spectroscopic signal and signal of the scattering type near-field optical microscopy.