Nanoscopy and spectroscopy of individual nanoobjects

Abstract

Název práce: Nanoskopie a spektroskopie jednotlivých nanoobjektů Autor: Ondřej Pavelka Katedra: Katedra Chemické Fyziky a Optiky Vedoucí disertační práce: prof. Jan Valenta, Ph.D. Abstrakt: Tato práce zkoumá optickou interakci mezi plazmonickými nanočásticemi (především zlatými nanotyčinkami: AuNRs) a fotoluminiscenčními emitory, konkrétně křemíkovými kvantovými tečkami (SiQDs) a zlatými nanoklastry (AuNCs). Pomocí optimalizované koloidní syntézy byly připraveny hybridní "core-shell" nanostruktury s AuNR jádrem obaleným vrstvou z oxidu křemičitého s laditelnou tloušťkou, pokrytou na povrchu pomocí SiQDs nebo AuNCs. Ke studiu plazmonicky zesílené fluorescence (PEF) z těchto hybridních nanostruktur byly použity metody spektroskopie jednotlivých částic v kombinaci s numerickými simulacemi. Práce rozlišuje mezi mechanismy excitačního a emisního zesílení a zkoumá vliv různých parametrů na PEF. Mezi klíčové výsledky patří 7,2násobné zvýšení intenzity fotoluminiscence u SiQDs přisuzované Purcellovu jevu a až 4,4násobné zesílení excitace zjištěné u AuNCs. Práce dále poskytuje detailní vhled do vlivu specifické pozice emitorů při PEF s důrazem na rozdíl mezi jejich umístěním v blízkosti špičky nebo po stranách AuNRs. Práce zkoumá i další aplikace zlatých nanočástic, včetně přípravy uspořádaných plazmonických...

Title: Nanoscopy and spectroscopy of individual nanoobjects Author: Ondřej Pavelka Department: Department of Chemical Physics and Optics Supervisor: prof. Jan Valenta, Ph.D. Abstract: This thesis investigates the optical interaction between plasmonic nanoparticles (primarily gold nanorods; AuNRs) and photoluminescent emitters, specifically silicon quantum dots (SiQDs) and gold nanoclusters (AuNCs). Using optimized colloidal synthesis, hybrid core-shell nanostructures were fabricated, with an AuNR core encapsulated by a thickness-tunable silica spacer and with SiQDs or AuNCs on the shell surface. Single- particle spectroscopy combined with numerical simulations was employed to study plasmon enhanced fluorescence (PEF) from the hybrid nanostructures. The study distinguishes between excitation and emission enhancement mechanisms and investigates the influence of various parameters on PEF. Key findings demonstrate a 7.2-fold photoluminescence intensity increase in SiQDs attributed to the Purcell effect, and up to a 4.4-fold excitation enhancement in AuNCs. Furthermore, the work provides detailed insights into site-specific coupling in PEF, highlighting the difference between emitters located at the tips versus the sides of AuNRs. Finally, the thesis also explores other applications of gold nanoparticles,...