Metamateriais hiperbólicos nano-estruturados para aplicações em telecomunicações e sensoriamento

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.