Modelagem de nanoestruturas metamaterias para aplicações em frequências ópti...

Este trabalho tem por objetivo investigar o comportamento de estruturas nanometálicas metamateriais para aplicações em frequências ópticas. Este estudo só foi possível graças ao desenvolvimento da nanotecnologia e ao advento da plasmônica. Com isso, dispositivos cujas dimensões são abaixo do limite de difração tornaram-se realidade, permitindo grandes avanços em aplicações de sensoriamento e telecomunicações . O fenômeno fundamental por trás da resposta em frequência das estruturas é o de geração de plasmon-poláritons de superfície – SPP (Surface Plasmon Polaritons), o qual é também afetado por variações geométricas das mesmas. O modelo material adotado nas simulações foi o modelo de Drude (comumente utilizado na modelagem de metais nobres, como os adotados nas estruturas estudadas). Neste estudo foram investigadas as transmissividades e refletividades espectrais de diversas configurações de ressoadores em anel dividido (Split Ring Resonators). Com isso foi possível estabelecer parâmetros de projetos que podem auxiliar no desenvolvimento de projetos futuros. A modelagem das estruturas foi realizada no software Comsol Multyphysics 3.5a, o qual é baseado em elementos finitos. Foram realizados diversos estudos de sensibilidade dos parâmetros geométricos das estruturas, e foram também propostas novas configurações visando aplicações em telecomunicações (filtragem de comprimentos de ondas) e sensoriamento. A figura de mérito utilizada na interpretação dos resultados foram os parâmetros de espalhamento (parâmetros-S).

Palavras-chave em Inglês

Split ring resonators
Metamaterials
Drude model
Surface plasmon polariton
SPP

Resumo em Inglês

This work aims to investigate the behavior of nano-metal metamaterials structures for applications in optical frequencies. This study was possible by the development of nanotechnology and the advent of plasmonics. Thus, devices whose dimensions are below the diffraction limit have become a reality, enabling major advances in telecommunications and sensing applications. The fundamental phenomenon behind the frequency response of the structures is the generation of surface plasmon polaritons (SPPs), which is also affected by variations of the these structures. The material model adopted in the simulations was the Drude model (commonly used in modeling of noble metals, such as those adopted in the structures studied). This study investigated the transmissivity and reflectivity spectra of several configurations of Split Ring Resonators. This has been possible to establish design parameters that can assist in developing future projects. The modeling of the structures was carried out in software Multyphysics Comsol 3.5a, which is based on finite elements. It was performed sensitivity studies of various geometrical parameters of structures, and new configurations have also been proposed aiming at applications in telecommunications (filtering wavelengths) and sensing. The figure of merit used in interpreting the results were the scattering parameters (S parameters).

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Data de Publicação

2012-04-18

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