Nanofyzika
Kód | Zakončení | Kredity | Rozsah | Jazyk výuky |
---|---|---|---|---|
12NF | ZK | 2 | 2+0 | česky |
- Garant předmětu:
- Ivan Richter, Milan Šiňor
- Přednášející:
- Ivan Richter, Milan Šiňor
- Cvičící:
- Předmět zajišťuje:
- katedra laserové fyziky a fotoniky
- Anotace:
-
Přednáška pojednává přehled o nanofyzice, vyjasňuje terminologii, srovnává různé formy hmoty a struktur, s důrazem na nanostruktury, zejména elektronové a fotonické struktury. Rekapituluje pojmy a postupy z fyziky pevných látek a aplikuje je na kvantově omezené nanostruktury (kvantová jáma, kvantový drát, kvantová tečka). Pozornost dále věnuje elekromagnetismus kovů, jejím specifikům, disperzním modelům, rozebírá a klasifikuje plazmony, pozornost věnuje zejména povrchovým plazmonům - polaritonům. Přednáška se dále zabývá fotonickými strukturami,jejich přehledem, klasifikací, věnuje se vlastnostem fotonických krystalů, podává jejich příklady v 1D, 2D i 3D. Závěrem se věnuje přehledu uměle vytvářeným materiálům a strukturám, zejména metamateriálům. Přednášky jsou zakončeny referáty studentů na předem zvolená a vypracovaná aktuální témata.
- Požadavky:
-
Předmět je koncipován jako pokročilý, je proto vhodné mít již jistý nadhled a zvládnuté znalosti na základní úrovni jak v oblasti kvantové mechaniky, fyziky pevných látek, tak i elektrodynamiky, resp. optiky.
- Osnova přednášek:
-
1. Úvod - makrostruktury, mikrostruktury, nanostruktury, možnosti popisu, elektronové vs. fotonické struktury.
2. Řešení Schrödingerovy rovnice v pevné látce a nanostruktuře, elektrony v pevné látce, metody popisu nanostruktur.
3. Kvantově omezené struktury: 1D struktury, 2 D struktury a 3 D.
4. Krystalová mříž, rozptyl nosičů náboje, fonony, energie fononů, akustický / optický fonon, tunelový efekt.
5. Excitony, matematický popis: Mottův-Wannierův a Frenkelův exciton, exciton-fononová interakce.
6. Elekromagnetismus kovů, specifika, disperzní modely (Drudeho, Drude-Lorentzův), povrchové plazmony.
7. Metody excitace povrchových plazmonů, lokalizované povrchové plazmony, možnosti popisu.
8. Struktury s plasmonovou resonancí - matematický popis systému, metalické nanočástice.
9. Fotonické struktury, přehled, klasifikace. Periodické struktury - fotonické krystaly, optické vlastnosti.
10. Příklady struktur: 1D, 2D, 3D, vlnovodné fotonické struktury, mikrodutiny a rezonátory.
11. Uměle vytvářené materiály a struktury - umělá dielektrika, metamateriály, záporný index lomu.
12. Referáty studentů.
- Osnova cvičení:
- Cíle studia:
-
Znalosti:
Základní i pokročilé znalosti z oblasti fyziky nanostruktur, o procesech probíhajících jak v elektronických tak fotonických nanostrukturách, metodách a způsobech popisu.
Schopnosti:
Orientace v problematice fyziky nanostruktur, jak elektronických tak fotonických, schopnost vytvoření nadhledu, aplikace a porozumění základním fyzikálním principům a jejich aplikace na konkrétní situace.
- Studijní materiály:
-
Povinná literatura
[1] C. Kittel, Úvod do fyziky pevných látek, Academia, 1985.
[2] P. Harrison, Quantum Wells, Wires and Dots: Theoretical and Computational Physics, John Wiley & Sons, 1999.
[3] J. D. Joannopoulos, S. G. Johnson, J. N. Winn, R. D. Meade, Photonic crystals: Molding the flow of light, 2nd Edition, Princeton University Press, 2008.
[4] S. A. Maier, Plasmonics: fundamentals and applications, Springer Science + Business Media LLC, 2007.
Doporučená literatura:
[5] P. N. Prasad: Nanophotonics, John Wiley & Sons, 2004.
- Poznámka:
- Další informace:
- http://kfe.fjfi.cvut.cz/~sinor/edu/nf
- Rozvrh na zimní semestr 2024/2025:
-
06:00–08:0008:00–10:0010:00–12:0012:00–14:0014:00–16:0016:00–18:0018:00–20:0020:00–22:0022:00–24:00
Po Út St Čt Pá - Rozvrh na letní semestr 2024/2025:
- Rozvrh není připraven
- Předmět je součástí následujících studijních plánů:
-
- Fyzikální elektronika - Fotonika (PS)
- Kvantové technologie (volitelný předmět)