The paper is focused into the area of experimental research of planar waveguide structures. Dark mode spectroscopy technique, which is based on excitation of guided modes, is presented here in detail. The physical aspects of the method are shortly described with a special focus on coupling prism theory. The main attention of our contribution is devoted to the application of new mathematical optimization methods related to guided modes and the determination of refractive indices and thicknesses of thin films. Keywords: planar waveguide structure, prism coupling, dark mode spectroscopy, non-linear optimization. and Příspěvek je zaměřen do oblasti experimentálního studia tenkovrstvých planárních vlnovodných struktur. Je zde prezentována metoda tmavé módové spektroskopie, která je založena na vybuzení spektra vedených módů ve zkoumané vrstvě. V krátkosti jsou podány základní fyzikální aspekty této metody se zaměřením na teorii hranolové vazby. Detailní pozornost je věnována vlastnímu vyhodnocení naměřených módových spekter a použití matematických optimalizačních metod při určení indexu lomu a tloušťky zkoumaných vlnovodných vrstev.
SPRi (Surface Plasmon Resonance Imaging) biosensors are used for detection in real time with advantage of processing large number parallel measurements. Our goal is fast detection of low concentrations of ovalbumin and similar proteins. A low concentration testing of proteins in urea or blood serum is needed for clinical tests. The current SPRi method is not capable of measuring ovalbumin concentrations lower than 1 mg/l directly. This article shows measurements of biochemical substance concentrations and a possibility of identification of very low concentrations on several experiments. Strengthening of the signal was achieved by coupling of a secondary biotinylized antibody (anti-ovalbumin), to which streptavidin is further attached. and Bionsenzory SPRi (Surface Plasmon Resonance Imaging) jsou používány pro detekci v reálném čase s výhodou zpracování velkého počtu paralelních měření. Naším cílem je detekce nízkých koncentrací ovalbuminu a podobných proteinů. Testování nízké koncentrace proteinů v moči a krevním séru jsou nutné pro klinické zkoušky. Současná metoda SPRi nedokáže přímo měřit koncentrace ovalbuminu nižší než 1 mg/l. V tomto příspěvku je na několika experimentech předvedeno měření koncentrací biochemické substance a možnost určení velmi nízkých koncentrací. Zesílení signálu bylo dosaženo přidáním biotinu a streptavidinu.
Application of Surface Plasmon Resonance (SPR) is one from the most developed optical detection techniques in the frame of biosensors. Surface Plasmon Resonance imaging (SPRi) can monitor biomolecular interactions and detect materials without previous marking of biochemical. We can on line monitor the biochip surface during the biomolecules interactions. It is possible to measure simultaneously several tens of various interactions. The motivation consists in the determination of ovalbumine level in the patient’s urine. and Aplikace rezonanční excitace povrchových plasmonů (SPR, Surface Plasmon Resonance) patří mezi jednu z nejrozvinutějších optických detekčních technik v oblasti biosenzorů. SPRi (SPRi, Surface Plasmon Resonance imaging) umožňuje monitorovat interakce biomolekul a detekovat látky bez nutnosti předchozího značení jedné z biochemikálií. V reálném čase lze sledovat přímo zobrazení povrchu biočipu při interakcích biomolekul. Lze paralelně měřit několik desítek různých interakcí. Motivací je možnost specifikovat hladinu ovalbuminu v moči pacientů.
In the paper we discuss material selectivity of magneto-optic ellipsometry to components of magnetic nanostructures. Magneto-optical angles (Kerr rotation and ellipticity) have different sensitivity to particular components of nanostructures. A method for separation of their magneto-optic signals using a linear combination of measured hysteresis loops is proposed. The method is supported using the model based on calculation of electromagnetic wave reflection from the nanosystems and experimentaly demonstrated on the structures of: (i) periodic multilayers consisting of NiFe and Co ultrathin films; (ii) magnetically hard nanoparticles in surface layer of amorphous FeNbB ribbons; and (iii) selforganized multiferroincs on basis of Bi- and Co-ferrite. and V článku je diskutována materiálová citlivost magnetooptických elipsometrických metod na dílčí složky magnetických nanostruktur. Magnetooptické úhly (Kerrova rotace a elipticita) vykazují odlišnou citlivost k jednotlivým komponentám nanostruktur. Je navržena metoda separace jejich magnetooptických signálů pomocí lineární kombinace měřených magnetizačních smyček. Princip separace je ověřen modelem založeným na výpočtu odrazu elektromagnetických vln od nanosystémů a experimentálně demonstrován na: (i) periodických multivrstvách obsahujících NiFe a Co ultratenké vrstvy; (ii) magneticky tvrdších nanočásticích v povrchové vrstvě amorfních pásků FeNbB; a (iii) samoorganizovaných multiferoikách na bázi Bi- a Co-feritů.
VšB - Technical University of ostrava offers a Bachelor of Science and a Master of Science degrees in Nanotechnology since 2007. The related study programmes, their structure and academic background are introduced here. and Příspěvek představuje vysoce perspektivní bakalářský a navazující magisterský univerzitní studijní program a obor Nanotechnologie, realizovaný na VŠB-TU Ostrava.
The plasmonic properties of heavy doped semiconductors at a terahertz and far infrared frequencies are discussed in this article. Special attention is devoted to the semiconductors due to their tunability, extremely low effective masses and exceptionally high carrier mobility. Mathematical model is based on Drude-Lorentz oscillators that bring the properties of free electron gas and heteropolar lattice vibrations. The experimental values for indium antimonide n-doped at the 1017 cm-3 are used for calculations. The resonant quality, electric field amplification and dipolar moment are presented for five nanoantennas with different shapes. and V článku sú diskutované plazmonické vlastnosti ťažko dopovaných polovodičov v terahertzovej a ďalekej infračervenej oblasti. Špeciálna pozornosť je venovaná polovodičom z dôvodu ľaditeľnosť ich vlastností, veľmi nízkej efektívnej hmotnosti a výnimočne vysokej pohyblivosti elektrónov. Permitivita materialu je počítaná na základe Drudeho-Lorentzovho modelu, ktorý zahŕňa vlastnosti voľných elektrónov, aj vibrácie heteropolárnej mriežky materiala. Pri výpočtoch sú použité experimentálne hodnoty odmerané na polovodiči n-dopovanom polovodiči indium antimód s koncentráciou vodivostných elektrónov 1017 cm-3. Prezentované výsledky rezonančnej kvality, zosilnenia elektrického poľa a radiačného dipólového momentu sú vypočítané pre päť nanoantén rôzneho tvaru.
This article deals with modification and renovation of the ellipsometer Gaertner L119 and its using for thin-film structures study. The measurement process is fully automatized. The device works at constant wavelength in PCSA null regime and the data are obtained for various angles of incidence. The system was tested on a set of SiO2 thin-films prepared on Si single crystal wafers by thermal oxidation at 1200°C. The thicknesses obtained from experiment were compared with the results obtained by using of Yamaguchi type spectral ellipsometric system as well as with the data determined from white-light interferometry and spectral reflectometry. and Předložená práce se zabývá popisem úprav a modernizace elipsometru Gaertner L119 a jeho využitím pro studium tenkých vrstev s automatizovaným režimem měřicího procesu. Zařízení se využívá jako nulovací elipsometr v konfiguraci PCSA pro měření na jedné vlnové délce při různých úhlech dopadu. K testování přístroje byla provedena měření tloušťky vrstev SiO2 připravených termickou oxidací na monokrystalických křemíkových deskách při teplotě 1200 °C. Naměřené tloušťky byly porovnány jednak s výsledky měření na spektrálním elipsometru systému Yamaguchi a také s interferometrickými a reflektometrickými měřeními v bílém světle.
The contribution is devoted to short view on programmes related to the optics and educated by members of Institute of Physics, VSBTechnical University of Ostrava. The second part describes the selected activities of optics and nanostructures research team. and Příspěvek je věnován stručnému pohledu na výuku optických disciplín, které jsou garantovány Institutem fyziky VŠB-TU Ostrava. Druhá část specifikuje vybrané vědecko-výzkumné aktivity odborné skupiny optiky a nanostruktur.
The paper is focused into the research of distribution (2D) of magnetic field for analysis of samples with magnetic active films during the measurement of dark mode spectroscopy (DMS). In shortness is here described construction of the electromagnet and modelling of its magnetic field. and Příspěvek je zaměřen na studium rozložení (2D) magnetického pole pro analýzu vzorků s magneticky aktivními vrstvami při měření metodou tmavé vidové spektroskopie (DMS). Stručně je zde popsána konstrukce realizovaného elektromagnetu a jeho modelování.