Optikai méréstechnika fejlesztése nanorétegek in situ vizsgálatára folyadékfázisban
Optikai méréstechnika fejlesztése nanorétegek
in situ vizsgálatára folyadékfázisban
Kalas György Benjamin fizikus MSc. V. évf.
Konzulens: Petrik Péter, MTA TTK MFA Fotonika Oszály
A TDK dolgozat témája olyan új mérési elrendezés kifejlesztése, amellyel a hordozó felől, plazmonikus fémrétegen keresztül tudunk szilárd-folyadék határfelületi reakciókat monitorozni több beesési szögű spektroszkópiai ellipszometriával [2,4]. Plazmonikus aranyrétegre történő fehérjeleválasztás példáján keresztül összehasonlítom a mérési eljárás érzékenységét olyan hagyományos módszerekkel, mint a folyadék felől mérő bioellipszometria, és szisztematikusan vizsgálom az érzékenység aranyréteg vastagságtól való függését. Kiemelten fontos az üveg szubsztrátra felvitt arany vékonyrétegek optikai vizsgálata, különös hangsúllyal az azok felületén- a fény-anyag kölcsönhatás következtében- megjelenő felületi plazmon polaritonok tekintetében. A felületi plazmonok a fém felületén lévő szabad elektronok kollektív oszcillációja [5], amelyek optikai úton gerjesztődnek. A jelenség elméleti leírását már Faraday és Mie is sikeresen megadta, azonban csak az utóbbi években gyors fejlődésen átesett nanotechnológia segítségével állíthatunk elő olyan elrendezéseket, amelyekben a jelenség sikerrel vizsgálható.
A felületi plazmongerjesztések témaköre a bioszenzorika és nanofotonika egyik kiemelt kutatást területét jelenti napjainkban. A szenzorikában jelentőségét az adja, hogy jelölés- és érintésmentesen, nagy pontossággal, in situ mérhetők vele különböző biológiai minták rétegeinek optikai tulajdonságai [1], illetve felületre történő megkötődése, így az adott folyamat dinamikája is nyomon követhető.
Munkámat az MFA Fotonika Osztályán, az Ellipszometria Laborban végeztem. Az ellipszometriai mérések kiértékelésekor egyértelműen megállapítható, hogy melyik aranyréteg mutatkozik a legérzékenyebbnek az általunk leválasztott biológiai rétegek megjelenésére. Fontos kiemelni, hogy az ellipszometria mérés a fázisinformáció feldolgozását is lehetővé teszi, így sokkal érzékenyebb eredményeket kapunk, mintha csak reflexiós méréseket végeznénk. Ennek eredményeként pedig kiemelt érzékenységet sikerült elérnünk a törésmutató, illetve a réteg vastagság meghatározásakor.
Irodalom:
1. „Enhancement in ellipsometric thin film sensitivity near surface plasmon resonance conditions” H. Arwin, M. Poksinski, K. Johansen phys. stat. sol. (a) 205, No. 4, 817–820 (2008) / DOI 10.1002/pssa.200777899
2. „Total internal reflection ellipsometry: principles and applications” H. Arwin, M. Poksinski, K. Johansen APPLIED OPTICS Vol. 43, No. 15 20 May 2004
3. “Surface electromagnetic waves ellipsometry” F. Abelés, Surface Science Volume 56, June 1976, Pages 237-251
4. “Characterization of plasmonic effects in thin films and metamaterials using spectroscopic ellipsometry” T.W.H. Oates, H. Wormeester, H. Arwin Progress in Surface Science 86 (2011) 328–376
5. „Principles of Nano-Optics", Lukas Novotny, Bert Hecht, Cambridge University Press 2012
szerző
-
Kalas György Benjamin
fizikus
nappali
konzulens
-
Dr. Petrik Péter
Tudományos főmunkatárs, MTA MFA (külső)
