|
Vyučující
|
-
Soubusta Jan, prof. Mgr. Ph.D.
-
Machulka Radek, Mgr. Ph.D.
-
Tomáštík Jan, Mgr. Ph.D.
|
|
Obsah předmětu
|
- Základy nanofotoniky, prostorové omezení. Podobnosti a rozdíly mezi fotony a elektrony, lokalizace. tunelování. Interakce s nanostrukturami pro fotony (evanescentní vlny, plazmonová rezonance) a pro elektrony (kvantově mechanický rozměrový jev, Coulombická blokáda). Přehled uplatnění probraných jevů v současných a budoucích součástkách pro optoelektroniku. - Fotospektroskopie, přehled optických metod pro studium nanostruktur. Objasnění různých metod měření fotoluminisce s mikroskopickým a s časovým rozlišením. - Skenovací mikroskopie v blízkém poli. Difrakční limit rozlišení optických soustav, Princip metody využívající evanescentních vln, Praktická demonstrace pomocí skenující sondy, Využití při studiu nanostrukur; Spektroskopie v blízkém poli: Princip metody na bázi skenovací mikroskopie, Využití ke studiu spektroskopických vlastností jednotlivých molekul. - Rastrovací hrotové mikroskopy. Tunelovací mikroskopie (STM) a mikroskopie atomárních sil (AFM). Modifikace AFM s využitím jiných interakcí: výstupní práce, elektrostatická síla, magnetická síla, měření s lokální detekcí proudu nebo kapacity. - Energetická přeměna v nanostrukturách. Základy fotovoltaického jevu v klasických slunečních článcích. Jevy omezující účinnost fotovoltaické přeměny. Využití vlastností nanostruktur pro zvýšení účinnosti: násobení nosičů, fotonová fúze, vícenásobná generace nosičů náboje. Základy fotolektrochemických článků: barvivem sensitizované solární články, fotoelektrochemický rozklad vody.
|
|
Studijní aktivity a metody výuky
|
Přednášení
- Účast na výuce
- 30 hodin za semestr
- Domácí příprava na výuku
- 20 hodin za semestr
- Příprava na zkoušku
- 40 hodin za semestr
|
|
Výstupy z učení
|
Předmět seznámí studenty se základy nanofotoniky, která popisuje jevy na rozhraní teorie pevných látek a optiky. Předmět přiblíží studentům techniky mikroskopie v blízkém poli a rastrovacích hrotových mikroskopů. Dále objasní energetickou přeměnu v nanostrukturách a využití vlastností nanostruktur pro zvýšení účinnosti.
Předmět zaměřený na získání znalostí. Přehled o moderních charakterizačních technikách pro nanometrové objekty. Měřící techniky, které využívají luminiscenci a interakce v blízkém poli. Děje energetické přeměny v nanostrukturách jsou základem pro řadu technologií, které jsou v současné době vyvíjeny jako součásti pro obnovitelné zdroje energie (fotovoltaika), chemický průmysl (katalýza), atd. Předmět musí nutně reagovat i na aktuální vývoj v oboru. V jistém smyslu bude přednáška vytvářena za pochodu a společně s přednášejícím i samotnými posluchači.
|
|
Předpoklady
|
Předpokládá se znalost vysokoškolské fyziky.
|
|
Hodnoticí metody a kritéria
|
Známkou
Znalost tématu, schopnost diskutovat o tématu v širších souvislostech Složení zkoušky
|
|
Doporučená literatura
|
-
Butt, H.J., Cappella, B., Kappl, M. (2005). Force measurements with the atomic force microscope: Technique, interpretation and applications. Surface Science Reports 59, 1-152.
-
Colton, J. (2004). Nanoscale measurements and manipulation. J. Vac.Sci.Technol. B22, 1609.
-
Girard, G., Joachin, C. Gauthier, S. (2000). The physics of the near-field. Rep. Prog. Phys. 63, 893 - 938.
-
Kuntze, S.B., Ban, D., Sargent, E.H., St. Dixon-Warren, J., White, J.K. and Hinzer, K. (2005). Electrical Scanning Probe Microscopy: Investigating the Inner Workings of Electronic and Optoelectronic Devices. Critical Reviews in Solid State and Materials Sciences, 30:71-124.
-
Nelson, J. (2003). The Physics of Solar Cells. Imperial College Press, World Scientific Singapore.
-
Prasad, P.N. (2004). Nanophotonics. Wiley, New Jersey.
|