Diplomová práce se zabývá fotoluminiscencí polovodičových materiálů zesílené plazmonovými polaritony. Je popsána základní teorie interakce mezi lokalizovanými povrchovými plazmonovými polaritony a fotoluminiscenčními látkami. Dva mechanismy, které mohou vést k fotoluminiscenci zesílené plazmonovými polaritony jsou diskutovány. Následně je popsán návrh aparatury pro měření fotoluminiscence a způsob její realizace. Funkčnost aparatury je ověřena měřením fotoluminiscenčních spekter objemového GaN, nanokrystalického Si a CdTe kvantových teček. Nakonec je zkoumána metoda přípravy vzorků sestávajících z kovových nanokuliček a fotoluminiscenčně aktívních CdTe kvantových teček.

The diploma thesis deals with the optical response of resonant infrared antennas on silicon dioxide thin film. At first, theory of electromagnetism at metal/dielectric interfaces is described. In the next part, experimental and numerical methods used in the thesis are described and strong coupling between two systems is explained. In the final part of the thesis, the optical response of resonant infrared antennas on a silicon dioxide thin film is studied by Fourier transform Infrared Spectroscopy and FDTD simulations which both show the strong coupling between localized plasmons and phonons in silicon dioxide.

The presented diploma thesis is focused on the Localized Surface Plasmons (LSP). The far-field optical response of the colloidal solutions of gold nanoparticles caused by LSP was investigated and compared with the numerical calculations. For the simulations, the Discrete Dipole Approximation (DDA) and Finite-Difference Time Domain (FDTD) techniques were employed. In particular, the shape and size effects of spherical particles and nanorods were studied. The simulations performed by both methods are in a good agreement for the spheres. For the nanorods, the resonance was found to be affected markedly by their geometry. Also, broader resonance peaks were found. This effect was assigned to the sample size distribution and its influence is discussed by comparing the simulations with experiments. In addition, synthesis of nanorods was carried out as well. Finally, the results on the study of optical properties of silver clusters formed under equilibrium conditions are presented.

Tato práce se zabývá mikroskopickými technikami využívajícími elektronový a iontový svazek pro přípravu a charakterizaci plazmonických nanostruktur. Analytická elektronová mikroskopie je představena se zaměřením na aplikace v oblasti plazmoniky. Důraz je kladen na spektroskopii energiových ztrát elektronů (EELS) a katodoluminiscenci. Dále je diskutována výroba plazmonických vzorků pro transmisní elektronovou mikroskopii, přičemž je kladen důraz na litografii iontovým svazkem a na přípravu vzorků za použití chemicky syntetizovaných částic ve vodném roztoku. Hlavní výzkumné výsledky práce jsou rozděleny do čtyř částí. První část se věnuje komparativní studii plazmonických antén vyrobených elektronovou a iontovou litografií. Přestože obě techniky jsou vhodné pro výrobu plazmonických antén, elektronová litografie by měla být upřednostňována před iontovou litografií díky lepší kvalitě výsledných antén a jejich silnější plazmonické odezvě. Antény vyrobené iontovou litografií mají neostré okraje, vykazují výrazné kolísání tloušťky a jsou také silně kontaminovány nejen organickými kontaminanty, ale také rezidui po iontové litografii včetně implantovaných iontů z iontového svazku a atomů titanové adhezivní vrstvy. Ve druhé části je zkoumán Babinetův princip komplementarity pro plazmonické nanostruktury na sérii zlatých diskových antén a komplementárních apertur ve zlaté vrstvě s různými průměry. Komplementarita je potvrzena pro základní plazmonické vlastnosti jako rezonanční energie, ale rozdíly způsobené omezenou platností Babinetova principu jsou patrné například pro prostorové rozložení blízkého pole plazmonových polaritonů. Třetí část shrnuje studii nanostruktur s funkčními vlastnostmi souvisejícími s lokálním zesílením elektrického a magnetického pole. Obzvlášť silné lokální zesílení pole vykazují plazmonické antény tvaru bowtie a diabolo, a to jak ve formě částic, tak ve formě apertur. Naše studie umožnila identifikovat několik módů lokalizovaných povrchových plazmonů v těchto anténách a charakterizovat jejich vlastnosti včetně energie módu, rozložení elektrické a magnetické složky blízkého pole módu, a kvalitativní rozložení uzlů náboje a proudu souvisejících oscilací elektronového plynu. Dále jsme studovali laditelnost energií módů v blízké infračervené a viditelné spektrální oblasti a zaměřili jsme se na Babinetovskou komplementaritu mezi přímými a invertovanými anténami. Poslední část je zaměřena na stříbrný amalgám, nový a velmi perspektivní plazmonický materiál. Změnou velikosti stříbrných amalgámových nanostruktur může být jejich plazmonová rezonance laděna od oblasti ultrafialového záření přes celou viditelnou až po infračervenou oblast. Jelikož stříbrný amalgám je dobře prozkoumán v oblasti elektrochemie, stříbrné amalgámové nanočástice otevírají možnost kombinovat plazmoniku a elektrochemii dohromady.

Far-field optical spectroscopy allows for measurement of plasmonic resonances on metallic nanostructures of various shapes and sizes when illuminated by continuous light. Employing dark-field microscopy makes it possible to measure scattering on a localised plasmon excited on a single, isolated nanostructure. For the purpose of these measurements an apparatus based on commercial dual microscope system Nanonics has been put together. Experiments carried out during work on this thesis have shown a great sensitivity of the apparatus in its present form, allowing to measure a plasmonic resonance of a single nanoparticle. Proposed improvements of the apparatus should lead to even greater sensitivity and precision of measurements in the near future.