26 hod., nepovinná

Úvodní lekce
Nanooptika, nanofotonika a plazmonika. Historie plazmoniky.Z ákladní oblasti aktuálního výzkumu v oblasti plazmoniky. Aplikace plazmoniky: biosenzory, rezonanční plazmonické nanoantény (metody přípravy rezonančních plazmonických nanoantén: FIB a EBL, ukázka numerických simulací nanoantén).
Lekce I – Elektromagnetismus kovů
Maxwellovy rovnice a šíření elektromagnetických vln. Vztah mezi komplexní dielektrickou funkcí a komplexní vodivostí: teorie lineární odezvy, materiálové vztahy ve frekvenční doméně, vztahy mezi reálnými a imaginárními částmi komplexní dielektrické funkce, komplexní vodivosti, komplexního indexu lomu a koeficientem absorpce. Příklady dvou disperzních relací: objemové fononové a objemové plazmonové polaritony.
Lekce II – Dielektrická funkce kovů
Drudeho model. Dielektrická funkce reálných kovů a mezipásové přechody: Drudeův-Lorentzův model, příklady: zlato a stříbro.
Lekce III – Povrchové plazmonové polaritony
Módy jednoho rozhraní: struktura pole SPP a disperzní relace SPP. Buzení povrchových plazmonových polaritonů na rovinném povrchu.
Módy dvou rozhraní: vazby mezi módy jednotlivých rozhraní a dvě větve v disperzní relaci, struktura MIM a heterostruktura IMI. Applikace SPP – rovinné vlnovody, senzory.
Optika tenkých vrstev a povrchové plazmonové polaritony.
Lekce IV – Buzení a detekce povrchových plazmonových polaritonů
Buzení povrchových plazmonových polaritonů elektrony. Buzení a detekce povrchových plazmonových polaritonů světlem: metoda ATR. Buzení a detekce povrchových plazmonových polaritonů pomocí SNOM.
Lekce V – Lokalizované plazmonové polaritony
Interakce elektromagnetické vlny s nanočásticí: Mieova teorie. Kvazistatická aproximace. Účinný průřez extinkce, absorpce a rozptylu. Rozměrové efekty: rozměrové kvantování, vliv rozměru na střední volnou délku. Polaritony objemové a povrchové, polaritony radiační a neradiační ve vrstvě a kouli, tři frekvence pro kov: plazmová frekvence (objemové vlny), frekvence povrchových plazmonů šířících se podél rovinného rozhraní, Frölichova frekvence pro dipólový mód koule.
Závěrečná lekce – aktuální problémy
a) Fano rezonance: dimery, hybridizace, „temný“ (dark) a „světlý“ (bright) mód a jejich interakce, Plasmon Induced Transparency, příklad: kovová nanostruktura tvořená diskem uvnitř tenkého kroužku.
b) Plazmonické nanoantény: příprava plazmonických nanoantén, mapování plazmonických nanoantén, metody osvětlování nanostruktur a detekce plazmonů, metoda založená na mapování tepla, které se vyvíjí v nanostrukturách, lokální zesílení elektromagnetického pole v blízkém okolí nanostruktur – povrchově zesílená Ramanova spektroskopie (SERS), hrotem zesílená Ramanova spektroskopie (TERS), luminiscence indukovaná kovovým hrotem (STL).
c) Phononics: povrchové fononové polaritony
d) Strong coupling: plasmon-exciton coupling, plasmon-phonon coupling
e) Metamateriály and záporný index lomu, aplikace pro dokonalé zobrazování.

20 hod., povinná

Výpočty podpůrných teoretických příkladů probíhají po celý semestr.