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Energia interna e espalhamento de ondas eletromagnéticas por esferas ou cilindros: ressonâncias de Fano e suas aplicações a metamateriais

Processo: 10/10052-0
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Doutorado
Vigência (Início): 01 de novembro de 2010
Vigência (Término): 31 de outubro de 2014
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Física - Áreas Clássicas de Fenomenologia e suas Aplicações
Pesquisador responsável:Alexandre Souto Martinez
Beneficiário:Tiago José Arruda
Instituição-sede: Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto (FFCLRP). Universidade de São Paulo (USP). Ribeirão Preto , SP, Brasil

Resumo

O espalhamento de ondas eletromagnéticas por partículas isoladas, com propriedades ópticas e formatos arbitrários, encontra aplicações nas mais diversas áreas do conhecimento. Usualmente, o espalhamento eletromagnético é investigado via grandezas auferidas na região de campo distante. Para partículas inomogêneas, no entanto, as ressonâncias nas seções de choque de espalhamento podem não corresponder a um aumento de intensidade do campo eletromagnético nas vizinhanças imediatas da partícula (região de campo próximo). Esse efeito pode ser induzido em nanopartículas dielétricas com revestimentos plasmônicos e foi recentemente explicado em termos da ressonância de Fano. Essa ressonância resulta da interferência entre um modo eletromagnético não ressonante (processo de fundo) e um modo discreto ressonante (ressonância de plásmon), produzindo um formato assimétrico de linha espectral. Para o entendimento de como os modos de superfície no campo próximo acoplam-se às ressonâncias nas seções de choque, é necessário o cálculo de funcionais dos campos eletromagnéticos internos às partículas ou em suas vizinhanças imediatas. Neste estudo, calculamos a energia eletromagnética no interior de centros espalhadores nas geometrias esférica e cilíndrica. Fazemos aqui o vínculo dos campos internos às grandezas de espalhamento no campo distante via seção de choque de absorção e conservação de energia. Aplicamos nossos resultados a metamateriais dispersivos, estudando as propriedades do espalhamento por esferas revestidas e por esferas quirais, no regime de refração negativa, e por cilindros revestidos sob incidência oblíqua de radiação. Mediante a energia interna às partículas, demonstramos novos efeitos de aumento de intensidade de campo interno fora da ressonância de espalhamento e fornecemos resultados analíticos para a análise dessas ressonâncias, tanto em espalhamento simples quanto múltiplo.

Publicações científicas (7)
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
ARRUDA, TIAGO J.; MARTINEZ, ALEXANDRE S.; PINHEIRO, FELIPE A. Electromagnetic energy and negative asymmetry parameters in coated magneto-optical cylinders: Applications to tunable light transport in disordered systems. Physical Review A, v. 94, n. 3 SEP 15 2016. Citações Web of Science: 9.
ARRUDA, TIAGO J.; MARTINEZ, ALEXANDRE S.; PINHEIRO, FELIPE A. Tunable multiple Fano resonances in magnetic single-layered core-shell particles. Physical Review A, v. 92, n. 2 AUG 19 2015. Citações Web of Science: 10.
ARRUDA, TIAGO JOSE; MARTINEZ, ALEXANDRE SOUTO; PINHEIRO, FELIPE A. Omnidirectional absorption and off-resonance field enhancement in dielectric cylinders coated with graphene layers. JOURNAL OF THE OPTICAL SOCIETY OF AMERICA A-OPTICS IMAGE SCIENCE AND VISION, v. 32, n. 5, p. 943-948, MAY 2015. Citações Web of Science: 9.
ARRUDA, TIAGO JOSE; MARTINEZ, ALEXANDRE SOUTO; PINHEIRO, FELIPE A. Electromagnetic energy within coated cylinders at oblique incidence and applications to graphene coatings. JOURNAL OF THE OPTICAL SOCIETY OF AMERICA A-OPTICS IMAGE SCIENCE AND VISION, v. 31, n. 8, p. 1811-1819, AUG 2014. Citações Web of Science: 11.
ARRUDA, TIAGO J.; PINHEIRO, FELIPE A.; MARTINEZ, ALEXANDRE S. Electromagnetic energy within single-resonance chiral metamaterial spheres. JOURNAL OF THE OPTICAL SOCIETY OF AMERICA A-OPTICS IMAGE SCIENCE AND VISION, v. 30, n. 6, p. 1205-1212, JUN 2013. Citações Web of Science: 4.
ARRUDA, TIAGO J.; MARTINEZ, ALEXANDRE S.; PINHEIRO, FELIPE A. Unconventional Fano effect and off-resonance field enhancement in plasmonic coated spheres. Physical Review A, v. 87, n. 4 APR 30 2013. Citações Web of Science: 21.
ARRUDA, TIAGO J.; PINHEIRO, FELIPE A.; MARTINEZ, ALEXANDRE S. Electromagnetic energy within coated spheres containing dispersive metamaterials. Journal of Optics, v. 14, n. 6 JUN 2012. Citações Web of Science: 12.
Publicações acadêmicas
(Referências obtidas automaticamente das Instituições de Ensino e Pesquisa do Estado de São Paulo)
ARRUDA, Tiago José. Energia interna e espalhamento de ondas eletromagnéticas por esferas ou clilindros: ressonâncias de Fano e suas aplicações a metamateriais. 2014. Tese de Doutorado - Universidade de São Paulo (USP). Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto Ribeirão Preto.

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