Plasmonics. Drude-Lorentz Equazioni classiche dell’interazione radiazione-materia Dielettrici.

Presentazione sul tema: "Plasmonics. Drude-Lorentz Equazioni classiche dell’interazione radiazione-materia Dielettrici."— Transcript della presentazione:

1 Plasmonics

2

3 Drude-Lorentz

4 Equazioni classiche dell’interazione radiazione-materia Dielettrici

5 Equazioni classiche dell’interazione radiazione-materia Dielettrici

6 Equazioni classiche dell’interazione radiazione-materia Dielettrici

7 Equazioni classiche dell’interazione radiazione-materia Metalli

8 Equazioni classiche dell’interazione radiazione-materia

9 Propagazione luce Legge di Beer o effetto pelle

10 Equazioni classiche dell’interazione radiazione-materia Free electron gas

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

12 Plasmone

13 ++++++++++++++ ++++++++++++++ Onde longitudinali alla frequenza di Plasma sono possibili -------------- --------------

14 Equazioni classiche dell’interazione radiazione-materia

15 Surface plasmon polariton Onda evanescente nei due mezzi

16 Surface plasmon polariton Onda evanescente nei due mezzi

17 z x 1 2 TM modes E k H SSP

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

19 z x 1 2 TE modes E k H SSP

20 TE modes Non possibile

21 Equazioni di Helmholtz per SSP-TM

22 Relazione dispersione per SSP

23

24

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

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

27 Proprietà SSP Campo sia trasverso che longitudinale Oscillazione plasma longitudinale

28 Localizzazione campo Equazioni di Helmholtz per SSP

29 Proprietà SSP: grande confinamento Confinamento maggiore nel metallo

30 Confinamento 1D FotonicaPlasmonica Ag

31 Confinamento 1D FotonicaPlasmonica Confinamento 3D Ag

32 Confinamento 1D FotonicaPlasmonica Confinamento 3D Ag

33 Nanoparticle plasmon polariton Ag Ag

34 Nanoparticle plasmon polariton Campo elettrico normale alla superficie Ag

35 Confinamento Fotonica vs Plasmonica Plasmonic

36 Risonanze larghe Poco tunabili Ag nanosfere

37 Risonanze variano con il metallo Ag nanosfere

38 Plasmonic nanorod Ag nanosfere nanorod

39 http://www.nanopartz.com/bare_gold_nanorods.asp Plasmonic nanorod larga tunabilità Au

40 Q & F P comparison StructureQVmVm Q/V m Microsphere10 9 10 5 10 4 Microtoroid10 8 10 2 10 6 MicroPillar10 3 10 1 10 2 PhC Cavity (Si)10 6 110 5 PhC Cavity (III/V)10 4 110 3 Plasmonic10 1 10 -3 10 4

41 Effetto Purcell in Plasmonica

42 Nanoparticle plasmon polariton Campo elettrico si concentra nelle punte

43 Plasmon polariton in dimers Very high field

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45 Applicazioni Plasmonica SERS Optical antennas Metamaterials

46 Effetto Raman Metodo molto selettivo per identificazione molecole Segnale molto debole

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

48 Plasmonic nanorod and optical antennas Ag

49 Antenne elettromagnetiche

50 Confinamento Fotonica vs Plasmonica

51 Hertz experiment

52 Hertz experiment: split ring is an LC circuit

53 LC circuit has resonances where E and H are balanced

54 Confinamento Fotonica vs Plasmonica

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

56 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, 1842-1849 (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

57 Positive refraction Source

58 Negative refraction Source Percieved Location

59 Negative refraction Source Percieved Location Source

60 Negative refraction is quite weird Source Percieved Location Source

61 Invisibilty cloacking

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64 Cloacking: Ottica vs Plasmonica https://www.youtube.com/watch?v=oJb9RnAVDuE https://www.youtube.com/watch?v=GAmWs6zfTj8 https://www.youtube.com/watch?v=vtKBzwKfP8E https://www.youtube.com/watch?v=sQbS-RBVPYQ