Plasmons em canais unidimensionais revestidos com o grafeno

Resumo

O grafeno emergiu, desde 2011, como um material que permite controlar a radiação de THz e de mid-IR através de efeitos plasmônicos, dando origem a uma nova classe de metamateriais úteis em fotônica e opto-electrônica [1]. Contrariamente aos plasmões no gás bidimensional, os plasmões no grafeno existem à temperatura ambiente, pelo que a sua aplicação em sistema sem criogenia é uma vantagem real. A excitação de polaritões plasmônicos de superfícies pode ser consiga da forma diversas, muitas delas familiares da plasmônicas de metais, como o ouro, a prata, ou o cobre. Igualmente a interação de emissores quânticos (como por exemplos moléculas de corante) com os plasmões no grafeno abre novas possibilidade de manipulação da radiação a escalas inferiores ao comprimento de onda da radiação no vácuo. Por outro lado, a possibilidade de fabricar nano-estruturas à base de grafeno, como pontos quânticos e anti-pontos quânticos, permite modificar as propriedades ópticas do grafeno e adicionalmente criar novos materiais com novas funcionalidades nas gamas dos THz e mid-IR. Neste contexto, surge também a possibilidade de fabricar canais revestidos com grafeno e redes de difração de metais recobertas com este material. Enquanto o primeiro permite a condução de plasmões ao longo de uma direção privilegiada o segundo permite a excitação de polaritões plasmônicos em folhas contínuas de grafeno. O estudo destes sistemas está ainda no seu início, pelo que o seu estudo detalhado é muito necessário. Para o efeito podem usar-se duas técnicas analíticas: o método do meio efetivo, métodos aproximado que permite lidar com a questão do retardamento; e técnicas eletrostáticas exatas, válidas quando o retardamento não é importante. Neste projeto iremos analisar utilizar estas duas metodologias. (AU)