Metamateriais hiperbólicos nano-estruturados para aplicações em telecomunicações e sensoriamento

• Processo: 18/11388-3
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de março de 2019
• Data de Término da vigência: 15 de abril de 2019
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Elétrica - Telecomunicações
• Pesquisador responsável: Ben-Hur Viana Borges
• Beneficiário: Achiles Fontana da Mota
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 13/07276-1 - CEPOF - Centro de Pesquisa em Óptica e Fotônica, AP.CEPID
• Assunto(s): Teoria eletromagnética Metamateriais
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: biosenssores fotônicos | Emissores Quânticos | fator de Purcell | Metamateriais | Metamateriais hiperbólicos | Teoria Eletromagnética

Resumo

Metamateriais hiperbólicos (MHs) constituem uma nova classe de materiais produzidos artificialmente (ou metamateriais) de modo a se obter superfícies de dispersão com formato hiperbólico. Consequentemente, esses materiais possibilitam a propagação de ondas cujos vetores (k) são muito maiores que o número de onda do vácuo (k0), o que é impraticável em materiais convencionais. Além de aumentar a densidade de estados fotônicos de emissores quânticos (EQs), modos de alto-k também contribuem para o aumento da taxa de decaimento destas fontes. Tendo em vista que EQs vêm sendo utilizados com sucesso como fontes incoerentes de luz, como LEDs, o estudo de técnicas que permitam o aumento da velocidade de modulação destes dispositivos torna-se de extrema importância no âmbito de telecomunicações. A vantagem de se utilizar MHs em relação a materiais convencionais para estas aplicações é que MHs operam com bandas mais largas e em comprimentos de ondas antes impraticáveis. Neste contexto, o foco deste projeto de pós-doutorado é a concepção, fabricação e caracterização de MHs visando diminuir o tempo de meia vida de EQs enquanto ainda mantendo alta eficiência quântica. Uma linha de pesquisa complementar a ser seguida neste projeto consiste na utilização de MHs nano-estruturados em aplicações de sensoriamento, já que a alta intensidade do campo eletromagnético dos modos de alto-k próximos às interfaces torna estes metamateriais apropriados para este propósito. Portanto, as aplicações em telecomunicação e em sensoriamento propostas neste projeto de pós-doutorado representam um avanço, tanto do ponto de vista científico quanto de inovação tecnológica, para a ciência brasileira nas áreas de engenharia elétrica.

Publicações científicas

(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)

DA MOTA, ACHILES F.; MARTINS, AUGUSTO; PEPINO, VINICIUS; OTTEVAERE, HEIDI; MEULEBROECK, WENDY; TEIXEIRA, FERNANDO L.; BORGES, V, BEN-HUR. Semianalytical modeling of arbitrarily distributed quantum emitters embedded in nanopatterned hyperbolic metamaterials. JOURNAL OF THE OPTICAL SOCIETY OF AMERICA B-OPTICAL PHYSICS, v. 36, n. 5, p. 1273-1287, MAY 1 2019. (15/21455-1, 13/07276-1, 15/50268-5, 18/11388-3)