Modulação de amplitude de poláritons por barreiras dielétricas bidimensionais sob a luz da nanoespectroscopia de infravermelho síncrotron

• Processo: 19/08818-9
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado
• Vigência (Início): 01 de agosto de 2019
• Vigência (Término): 28 de fevereiro de 2021
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
• Pesquisador responsável: Raul de Oliveira Freitas
• Beneficiário: Rafael Alves Mayer
• Instituição Sede: Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM). Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (Brasil). Campinas , SP, Brasil
• Assunto(s): Materiais bidimensionais Nitreto de boro Escala nanométrica Nanofotônica Modelos matemáticos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Materiais bidimensionais | Microscopia de varredura óptica no campo próximo do tipo espalhamento | Nanoespectroscopia de Infravermelho Síncrotron | nitreto de boro hexagonal | Polaritons em 2Ds | s-SNOM | Óptica de campo próximo

Resumo

Materiais bidimensionais (2Ds) representam um dos maiores avanços na ciência e engenharia de materiais na última década e têm potencial de permanecerem relevantes por ao menos mais uma década. Atualmente, é possível encontrar opções específicas de 2Ds para cada aplicação tecnológica, dado que um vasto catálogo destes abrange semicondutores ultrafinos com variados "band gaps" (Fósforo Negro e Dicalcogenetos de Metais de Transição), semimetais atômicos (grafeno) e isolantes ultraplanos (Nitreto de Boro hexagonal, Talco), dentre outros. Dentre estes, cristais polares 2Ds, como o Nitreto de Boro hexagonal (hBN), têm apresentado propriedades extraordinárias no confinamento e transporte de luz na nanoescala, sendo hoje o material mais promissor para o desenvolvimento de dispositivos nanofotônicos. Este projeto de Mestrado investigará propriedades de transporte de luz em guias de ondas nanométricos compostos por hBN e grafeno em uma arquitetura na qual será possível regular a amplitude de ondas na faixa de mid-IR no hBN pela sintonia do nível de Fermi do grafeno. Para isso o projeto prevê modelagem numérica, fabricação e caracterização por Nanoespectroscopia de Infravermelho Síncrotron de um modulador de amplitude de poláritons do tipo hBN-grafeno-hBN. Estes moduladores já são previstos teoricamente na literatura, no entanto, não há uma comprovação experimental, que é o principal objetivo desta proposta. O projeto será realizado no Laboratório Nacional de Luz Síncrotron em colaboração com a University of Minnesota e Unicamp. (AU)

Publicações científicas

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(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)

FERES, FLAVIO H.; MAYER, RAFAEL A.; BARCELOS, INGRID D.; FREITAS, RAUL O.; MAIA, FRANCISCO C. B.. Acceleration of Subwavelength Polaritons by Engineering Dielectric-Metallic Substrates. ACS PHOTONICS, v. 7, n. 6, p. 1396-1402, JUN 17 2020. (18/05425-3, 19/08818-9)

MAYER, RAFAEL A.; FERES, FLAVIO H.; MAIA, FRANCISCO C. B.; BARCELOS, INGRID D.; MCLEOD, ALEXANDER S.; RODIN, ALEKSANDR; FREITAS, RAUL O.. Guidelines for Engineering Directional Polariton Launchers. PHYSICAL REVIEW APPLIED, v. 18, n. 3, p. 10-pg., 2022-09-30. (19/08818-9, 20/15740-3, 19/14017-9)

FERES, FLAVIO H.; BARCELOS, INGRID D.; MAYER, RAFAEL A.; DOS SANTOS, THIAGO M.; FREITAS, RAUL O.; RASCHKE, MARKUS B.; BAHAMON, DARIO A.; MAIA, FRANCISCO C. B.. Dipole modelling for a robust description of subdiffractional polariton waves. NANOSCALE, v. 11, n. 44, p. 21218-21226, NOV 28 2019. (18/05425-3, 15/11779-4, 19/08818-9, 18/07276-5)

FERES, FLAVIO H.; MAYER, RAFAEL A.; WEHMEIER, LUKAS; MAIA, FRANCISCO C. B.; VIANA, E. R.; MALACHIAS, ANGELO; BECHTEL, HANS A.; KLOPF, J. MICHAEL; ENG, LUKAS M.; KEHR, SUSANNE C.; et al. Sub-diffractional cavity modes of terahertz hyperbolic phonon polaritons in tin oxide. NATURE COMMUNICATIONS, v. 12, n. 1, MAR 31 2021. (19/14017-9, 19/08818-9)

Publicações acadêmicas

(Referências obtidas automaticamente das Instituições de Ensino e Pesquisa do Estado de São Paulo)

MAYER, Rafael Alves. Designing optical antennas as polariton launchers for nanophotonic devices. 2021. Dissertação de Mestrado - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Física Gleb Wataghin Campinas, SP.