velikost textu

Surface plasmons in optical microstructures and their sensor applications

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
Surface plasmons in optical microstructures and their sensor applications
Název v češtině:
Povrchové plasmony v optických mikrostrukturách a jejich senzorové aplikace
Typ:
Disertační práce
Autor:
Mgr. Pavel Adam, Ph.D.
Školitel:
doc. Ing. Jiří Homola, CSc., DSc.
Oponenti:
RNDr. Eduard Brynda, CSc.
doc. Ing. Ivan Richter, Dr.
Id práce:
42077
Fakulta:
Matematicko-fyzikální fakulta (MFF)
Pracoviště:
Ústav fotoniky a elektroniky AV ČR, v.v.i. (32-UFEAV)
Program studia:
Fyzika (P1701)
Obor studia:
Kvantová optika a optoelektronika (4F6)
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
4. 2. 2013
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Angličtina
Klíčová slova:
povrchový plazmon, difrakční mřížky, senzory s povrchovými plasmony, multiplexování v oboru vlnových délek
Klíčová slova v angličtině:
surface plasmon, diffraction gratings, surface plasmon resonance sensors, wavelength division multiplexing
Abstrakt:
Název práce: Povrchové plasmony v optických mikrostrukturách a jejich senzorové aplikace Autor: Pavel Adam Ústav: Ústav fotoniky a elektroniky AV ČR, v.v.i., Oddělení optických senzorů Vedoucí doktorské práce: doc. Ing. Jiří Homola, CSc., DSc. Abstrakt: Práce se zabývá studiem senzorů s povrchovými plazmony (SPR senzory), které umožňují využít techniku multiplexování v oboru vlnových délek (WDM), tj. současně excitovat několik různých povrchových plasmonů (SP). Tyto senzory používají mřížkový vazební člen, který excituje buď běžné nebo Braggovsky rozštěpené SP. Problematika SP na difrakčních mřížkách je studována analyticky a srovnána s numerickými metodami (diferenciální a integrální). Poté je studována metoda WDM dvou a tří SP. WDM senzory se dvěma SP jsou analyzovány s ohledem na rozlišení, šum a přeslechy odezev senzoru. Výsledky analýz slouží k optimalizaci senzorů se dvěma SP s ohledem na schopnost separace odezvy senzoru na povrchovou a objemovou změnu indexu lomu. V rámci dizertační práce byly připraveny difrakční mřížky (metodou interferenční holografie) a jejich repliky (metodou měkké litografie), které byly následně charakterizovány a využity pro konstrukci nových typů SPR senzorů. Schopnosti WDM SPR senzorů byly demonstrovány v modelovém experimentu, v kterém byl sledován růst vrstev proteinů. V případě WDM senzorů se dvěma SP potvrdil tento experiment schopnost rozlišení odezvy senzoru na povrchovou a objemovou. Experimenty prokázaly, že WDM SPR senzory se třemi SP umožňují určit současně změny indexu lomu a tloušťky tenké vrstvy na povrchu senzoru i změnu indexu lomu okolního prostředí. Klíčová slova: povrchový plazmon, difrakční mřížky, senzory s povrchovými plasmony, multiplexování v oboru vlnových délek
Abstract v angličtině:
Title: Surface plasmons in optical microstructures and their sensor applications Author: Pavel Adam Institute: Institute of Photonics and Electronics AS CR, v.v.i., Department of Optical Sensors Supervisor of the doctoral thesis: doc. Ing. Jiří Homola, CSc., DSc. Abstract: This work is focused on the study of surface plasmon resonance (SPR) sensor platforms based on wavelength division multiplexing (WDM) of multiple surface plasmons (SPs). These sensors are based on advanced diffraction gratings supporting either conventional or Bragg-scattered SPs, which are simultaneously excited at different wavelengths. These SPs are studied both analytically and numerically using rigorous coupled-wave analysis and an integral approach. WDM of two and three SPs is presented and followed by the method for the analysis of the resolution, noise and cross-sensitivity. This method is employed to analyze the ability of different SPR sensor platforms (supporting WDM of two SPs) to discriminate refractive index (RI) changes in a thin layer at the sensor surface from background RI changes. The WDM SPR sensors based on advanced diffraction gratings prepared by interferometric holography are developed and tested in a model biosensing experiment consisting of the layer-by-layer growth of protein multilayers. The linear WDM of two SPs is then used to discriminate between bulk RI and surface changes. The non-linear WDM of three SPs was demonstrated to allow for the in situ simultaneous measurement of the average thickness of a multi-layer protein grown on the sensor surface as well as the average RI of the buffer. Keywords: surface plasmon, diffraction gratings, surface plasmon resonance sensors, wavelength division multiplexing
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Mgr. Pavel Adam, Ph.D. 4.57 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Mgr. Pavel Adam, Ph.D. 11 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Mgr. Pavel Adam, Ph.D. 9 kB
Stáhnout Posudek vedoucího doc. Ing. Jiří Homola, CSc., DSc. 851 kB
Stáhnout Posudek oponenta RNDr. Eduard Brynda, CSc. 58 kB
Stáhnout Posudek oponenta doc. Ing. Ivan Richter, Dr. 156 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby 102 kB