Metamateriais Plasmônicos

O termo "metamaterial" foi cunhado para denotar uma larga faixa de materiais compósitos complexos que exibem propriedades eletromagnéticas não observadas em seus constituintes individuais e também não encontradas em materiais naturais. Muitos metamateriais são projetados para possuírem heterogeneidades em uma escala menor que os comprimentos característicos do campo de excitação (por exemplo, comprimento de onda, profundidade de penetração, comprimento de difusão). As heterogeneidades são introduzidas propositalmente de modo a confinar excitações, assim criando seletivamente "estados" que não são encontrados nos materiais constituintes originais.

Metamateriais plasmônicos exploram o fenômeno de ondas de plasmon-poláriton de superfície (SPP) que correspondem ao acoplamento entre uma onda eletromagnética e a densidade de carga de elétrons na interface entre um metal e um dielétrico ou entre partículas metálicas. Os avanços recentes nas técnicas de nanofabricação possibilitaram a rápida evolução desse conceito, e esses dispositivos estão certamente ajudando a pavimentar o caminho para miniaturização de estruturas em escala sem precedentes possibilitando, portanto, a integração de dispositivos plasmônicos no mesmo nível de escala de dispositivos CMOS.

Um tipo particularmente interessante de dispositivo plasmônico são as nano-antenas, que combinam o conceito de ondas SPP com regras de projeto de antenas em escala nanométrica. Essas antenas podem ser projetadas de modo a operar na região do visível ou infravermelho do espectro eletromagnético, e são muito interessantes para aplicações de óptica difrativa criando a chamada "metasuperfície", que é muito atraente para aplicações holográficas. Um exemplo de tal estrutura pode ser visto na figura abaixo.

 

Os principais projetos atualmente desenvolvidos no âmbito do CEPID/CEPOF nesta área são:

 Metamateriais planares (meios hiperbólicos) para aplicações em átomos frios

 Óptica difrativa, incluindo hologramas de fase binária, filtragem óptica, interconexão óptica, etc.

 Metamateriais plasmônicos para aplicação em sensoriamento

 Integração de metamateriais plasmônicos e dispositivos microeletrônicos para aplicações lab-on-a-chip.

 

A Equipe

Prof. Dr. Ben-Hur Viana Borges
Prof. Dr. João Paulo Carmo
Prof. Dr. John Weiner
Prof. Dr. Luiz Neto
Prof. Dr. Emiliano Martins
Prof. Dr. João Navarro
Prof. Dr. Euclydes Marega Junior
Achiles Mota                                  (Doutorando)
Mateus Marques                             (Doutorando)
Talita Conte                                    (Mestrando)
Francisco Ferraz Neves                   (Iniciação Científica)
João Corsini                                   (Iniciação Científica)
Guilherme Cabral                            (Iniciação Científica)