Plasmonics

Drude-Lorentz

Equazioni classiche dell’interazione radiazione-materia Dielettrici

Equazioni classiche dell’interazione radiazione-materia Dielettrici

Equazioni classiche dell’interazione radiazione-materia Dielettrici

Equazioni classiche dell’interazione radiazione-materia Metalli

Equazioni classiche dell’interazione radiazione-materia

Propagazione luce Legge di Beer o effetto pelle

Equazioni classiche dell’interazione radiazione-materia Free electron gas

Equazioni classiche dell’interazione radiazione-materia Free electron gas  ck

Plasmone

Onde longitudinali alla frequenza di Plasma sono possibili

Equazioni classiche dell’interazione radiazione-materia

Surface plasmon polariton Onda evanescente nei due mezzi

Surface plasmon polariton Onda evanescente nei due mezzi

z x 1 2 TM modes E k H SSP

TH modes Possibile solo se segno di  1 diverso da segno di  2 Interfaccia metallo isolante SSP

z x 1 2 TE modes E k H SSP

TE modes Non possibile

Equazioni di Helmholtz per SSP-TM

Relazione dispersione per SSP

Equazioni classiche dell’interazione radiazione-materia Sotto la curva di dispersione SSP. k x può essere molto grande  ck

Proprietà SSP Campo longitudinale per k x piccolo Campo trasverso per k x grande

Proprietà SSP Campo sia trasverso che longitudinale Oscillazione plasma longitudinale

Localizzazione campo Equazioni di Helmholtz per SSP

Proprietà SSP: grande confinamento Confinamento maggiore nel metallo

Confinamento 1D FotonicaPlasmonica Ag

Confinamento 1D FotonicaPlasmonica Confinamento 3D Ag

Confinamento 1D FotonicaPlasmonica Confinamento 3D Ag

Nanoparticle plasmon polariton Ag Ag

Nanoparticle plasmon polariton Campo elettrico normale alla superficie Ag

Confinamento Fotonica vs Plasmonica Plasmonic

Risonanze larghe Poco tunabili Ag nanosfere

Risonanze variano con il metallo Ag nanosfere

Plasmonic nanorod Ag nanosfere nanorod

Plasmonic nanorod larga tunabilità Au

Q & F P comparison StructureQVmVm Q/V m Microsphere Microtoroid MicroPillar PhC Cavity (Si) PhC Cavity (III/V) Plasmonic

Effetto Purcell in Plasmonica

Nanoparticle plasmon polariton Campo elettrico si concentra nelle punte

Plasmon polariton in dimers Very high field

Applicazioni Plasmonica SERS Optical antennas Metamaterials

Effetto Raman Metodo molto selettivo per identificazione molecole Segnale molto debole

Surface Enhanced Raman Scattering (SERS) Amplificazione campo incidente & DOS campo scatterato

Plasmonic nanorod and optical antennas Ag

Antenne elettromagnetiche

Confinamento Fotonica vs Plasmonica

Hertz experiment

Hertz experiment: split ring is an LC circuit

LC circuit has resonances where E and H are balanced

Confinamento Fotonica vs Plasmonica

Metamateriali: Insieme di risuonatori molto piccoli rispetto a Indice di rifrazione negativo in un certo range

A metal rod in an empty drinking glass Fill the glass with blueberry juice (n = 1.3)… G. Dolling, et al., "Photorealistic images of objects in effective negative-index materials," Opt. Express 14, (2006). These pictures are NOT quoted from science fictions; they are computer simulations published in renowned peer-reviewed scientific journals! Now try the new recipe: negative refraction

Positive refraction Source

Negative refraction Source Percieved Location

Negative refraction Source Percieved Location Source

Negative refraction is quite weird Source Percieved Location Source

Invisibilty cloacking

Cloacking: Ottica vs Plasmonica