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Interação entre átomos e metamateriais: efeito Purcell e teoria de meios efetivos

Processo: 15/21194-3
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Vigência (Início): 01 de outubro de 2016
Vigência (Término): 30 de junho de 2019
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Física - Física Atômica e Molecular
Pesquisador responsável:Philippe Wilhelm Courteille
Beneficiário:Tiago José Arruda
Instituição-sede: Instituto de Física de São Carlos (IFSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:13/04162-5 - Desenvolvimento de sensores quânticos com átomos ultrafrios, AP.TEM
Assunto(s):Átomos frios   Plasmons

Resumo

Esta proposta tem a finalidade de investigar analítica e numericamente a interação entre átomos e plasmons de superfície ou ondas evanescentes nas vizinhanças de metamateriais hiperbólicos e nanopartículas. Tais metamateriais, assim chamados por possuírem relação de dispersão hiperbólica, mesclam propriedades de cristais fotônicos e de meios efetivos, sendo construídos por epitaxia de múltiplas camadas plasmônicas e dielétricas. Como a taxa de emissão espontânea de radiação de _átomos e moléculas é influenciada pelo meio circundante, no chamado "efeito Purcell", as nanoestruturas plasmônicas têm sido usadas extensivamente em modelos teóricos a fim de fornecerem propostas viáveis de como controlar a taxa de emissão espontânea na região do visível, amplificando ou suprimindo a correspondente eficiência radiativa do átomo. Do ponto de vista experimental, apenas recentemente se conseguiu controlar de forma eficiente afluorescência de átomos frios mediante o acoplamento com plasmons numa superfície metálica, pavimentando, assim, uma nova via de aplicações a ser explorada com o uso de metamateriais nanoestruturados. A vantagem de se empregar metamateriais e arranjos de nanopartículas encontra-se na tunabilidade dos modos de excitações de plasmons de superfície, os quais dominam, em grande parte, o processo de decaimento não radiativo do átomo no campo próximo. Isso nos permite explorar, via excitações plasmônicas e ressonâncias de Fano em nanoestruturas, os efeitos mensuráveis no campo distante oriundos da interação entre um átomo e um ambiente plasmônicas modulável com vistas a aplicações tecnológicas, tais como sensores quânticos de alta sensibilidade. (AU)

Publicações científicas (5)
(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)
SUAREZ, ELMER; AUWAERTER, DAVID; ARRUDA, TIAGO J.; BACHELARD, ROMAIN; COURTEILLE, PHILIPPE W.; ZIMMERMANN, CLAUS; SLAMA, SEBASTIAN. Photon-antibunching in the fluorescence of statistical ensembles of emitters at an optical nanofiber-tip. NEW JOURNAL OF PHYSICS, v. 21, MAR 29 2019. Citações Web of Science: 1.
ARRUDA, TIAGO J.; BACHELARD, ROMAIN; WEINER, JOHN; COURTEILLE, PHILIPPE W. Tunable Fano resonances in the decay rates of a pointlike emitter near a graphene-coated nanowire. Physical Review B, v. 98, n. 24 DEC 26 2018. Citações Web of Science: 2.
ARRUDA, TIAGO J.; MARTINEZ, ALEXANDRE S.; PINHEIRO, FELIPE A. Controlling optical memory effects in disordered media with coated metamaterials. Physical Review A, v. 98, n. 4 OCT 30 2018. Citações Web of Science: 1.
ARRUDA, TIAGO J.; BACHELARD, ROMAIN; WEINER, JOHN; SLAMA, SEBASTIAN; COURTEILLE, PHILIPPE W. Fano resonances and fluorescence enhancement of a dipole emitter near a plasmonic nanoshell. Physical Review A, v. 96, n. 4 OCT 30 2017. Citações Web of Science: 4.
ARRUDA, TIAGO J.; PINHEIRO, FELIPE A.; MARTINEZ, ALEXANDRE S. Electromagnetic energy stored in inhomogeneous scattering systems. JOURNAL OF THE OPTICAL SOCIETY OF AMERICA A-OPTICS IMAGE SCIENCE AND VISION, v. 34, n. 10, p. 1934-1939, OCT 1 2017. Citações Web of Science: 2.

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