Dissertação

{en_GB=A Sensor Based on Nanoantennas} {} EVALUATED

{pt=As nanociências e nanotecnologias são áreas emergentes onde novos fenómenos, aplicações e dispositivos foram descobertos e desenvolvidos recentemente. Em 1998, Ebbesen reportou a descoberta da transmissão ótica extraordinária, do inglês extraordinary optical transmission - EOT -, na qual um raio de luz incidia numa estrutura metálica de aberturas de diâmetro inferior ao comprimento de luz incidente. Ele associou este comportamento aos polaritões dos plamões superficiais, e sugeriu que novos dispositivos, como os sensores óticos, pudessem ser desenvolvidos tendo por base este fenómeno. A teoria dos polaritões dos plasmões superficiais foi a primeira abordagem teórica ao EOT. Seguiram-se outras explicações que tentaram explicar este fenómeno, nomeadamente o modelo CDEW, do inglês composite diffracted evanescent waves. Ambas as teorias são apresentadas e discutidas, cobrindo os tópicos mais importantes dos fundamentos teóricos. Nanoantenas, estruturas que suportam o EOT, podem funcionar como sensores. Várias destas estruturas foram criadas e simuladas utilizando o software COMSOL Multiphysics. Os resultados obtidos permitem provar a ocorrência do EOT, verificar a propagação dos polaritões dos plasmões superficiais e demonstrar a viabilidade do desenvolvimento de sensores óticos. Realizaram-se simulações para verificar como é que os parâmetros e a topologia da estrutura afetam a resposta destes dispositivos. Neste trabalho, é simulado o funcionamento de estruturas como sensores de temperatura e como sensores que permitem a deteção e diferenciação de células e tecidos do corpo humano. Com base nos resultados obtidos, é possível concluir que as nanoantenas podem ser partes essenciais de sensores que permitem detetar alterações ou eventos em diferentes ambientes. , en=Nanoscience and nanotechnology are emerging fields where new phenomena, applications and devices are being discovered and developed. In 1998, Ebbesen reported an extraordinary optical transmission - EOT -, when a beam of light was incident on a metallic film with a subwavelength hole array. He associated this behaviour with metal surface plasmon polaritons, and suggested that new devices, such as optical sensors, could be designed based on this phenomenon. The surface plasmon-polaritons theory was the first theoretical approach to EOT. Subsequently, other approaches were developed to explain the EOT, namely the composite diffracted evanescent wave model - CDEW -. Both theories are presented and discussed, covering an important topic on the theoretical foundations. Nanoantennas, which are structures that support EOT, can act as a sensor. Several nanoantennas structures were created and simulated, using the software COMSOL Multiphysics, proving EOT occurrence, verifying the surface plasmon-polaritons propagation, and the feasibility of developing optical sensors. Some experiences were done to verify how its parameters and topologies affect the output responses. In the following, a sensor of temperature, as well as a sensor to differentiate cells and human tissues were simulated. Regarding their results, we concluded that nanoantennas could be an essential part of sensors to detect events or changes in different environments.}
{pt=Dispositivos ópticos, Nano-antenas, Nano-estruturas, Polaritões dos plasmões superfíciais, Sensores., en=Nanoantennas, Optoelectronic devices, Sensors, Subwavelength structures, Surface plasmons polaritons.}

Junho 29, 2020, 15:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

António Carlos De Campos Simões Baptista

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Auxiliar

ORIENTADOR

João Paulo Neto Torres

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Auxiliar Convidado