Modelagem da interação de campo-próximo em s-SNOM nas faixas de infravermelho médio ao terahertz

• Processo: 24/04695-8
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de maio de 2024
• Data de Término da vigência: 30 de abril de 2025
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
• Pesquisador responsável: Raul de Oliveira Freitas
• Beneficiário: Victor Mazzotti Almeida
• Instituição Sede: Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM). Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (Brasil). Campinas , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 19/14017-9 - De ondas de éxcitons a THz-fônons: a nano-óptica de materiais 2Ds via nanoespectroscopia de infravermelho síncrotron, AP.JP
• Assunto(s): Radiação síncrotron
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: near-field interactions | sSNOM | Synchrotron Radiation | THz spectroscopy | Nanofotônica de materiais 2Ds

Resumo

O surgimento das técnicas de nanoscopia de campo próximo desbloqueou a compreensão de fenômenos físicos anteriormente inacessíveis em comparação com a microscopia tradicional de campo distante. Central para este avanço é a microscopia de varredura de campo próximo do tipo espalhamento(s-SNOM), um método que permite a investigação de interações luz-matéria em regiões de nanoescala (até 10 nm) de materiais. O s-SNOM impulsionou a pesquisa em nanofotônica, particularmente na exploração de excitações coletivas, como ressonâncias de fônons ópticos em cristais polares e ressonâncias plasmônicas em grafeno e semicondutores. Apesar das suas contribuições, a compreensão teórica das interações de campo próximo continua a ser um ponto focal para a comunidade científica global devido à sua complexidade. O s-SNOM difere das técnicas convencionais por incorporar uma ponta metalizada de microscópio de força atômica (AFM), mediando a interação de campo próximo com a amostra. A análise deste sistema ponta-amostra é um desafio devido a parâmetros intrínsecos, como geometria da ponta, composição, comprimento de onda de excitação e composição da amostra. Vários modelos fenomenológicos foram propostos, com foco na interpretação da geometria da ponta do AFM, muitas vezes como uma esfera dipolo, elipsóide ou hiperbolóide. Embora esses modelos mostrem eficácia em casos específicos, especialmente na faixa do infravermelho médio, a modelagem de sistemas complexos de amostras de pontas geralmente requer abordagens numéricas usando software de simulação como COMSOL e LUMERICAL, exigindo experiência e recursos computacionais.