Diseño de nanoantenas y metasuperficies ópticas sintonizables : aplicación directa en sensing

Abstract

RESUMEN: En este trabajo estudiamos la respuesta electromagnética de redes nanoestructuradas con el fin de encontrar una plataforma capaz de generar plasmones superficiales sintonizables en todo el espectro óptico, incluyendo el UV y el IR. El TFM tiene origen en los resultados encontrados en un estudio anterior (TFG), donde se estudiaron todos los parámetros que influyen en la generación de plasmones superficiales mediante redes nano-estructuradas. Sin embargo, quedaron pendientes el estudio del factor de forma de la celda unidad en el contexto de la red, así como el rendimiento del conjunto como sensor. Por lo tanto, estudiamos numéricamente la influencia del factor de forma de la celda unidad de la red en el proceso de optimización. También, se analiza el comportamiento de este sistema como sensor plasmónico, poniendo especial atención en la sensibilidad del mismo al entorno dieléctrico local, tanto desde el punto de vista teórico como numérico, y avanzamos suponiendo que la capa dieléctrica sobre la red es finita para ver qué consecuencias tiene. La sensibilidad máxima obtenida es de S = 1500nm/RIU. Finalmente, planteamos un diseño de nano-estructura basado en redes de difracción capaz de funcionar como sensor en varias zonas del espectro al mismo tiempo y estudiamos la respuesta calorífica de la celda unidad para ver si podemos reducir los efectos térmicos adversos.

ABSTRACT: In this work we study the electromagnetic response of nanostructured gratings in order to find a platform capable of generating tunable surface plasmons throughout the optical spectrum, including UV and IR. TFM originates from the results found in a previous study (TFG), where all the parameters that influence the generation of surface plasmons were studied using nano-structured gratings. However, the study of the unit cell form factor in the context of the network, as well as the performance of the assembly as a sensor, were still pending. Therefore, we numerically study the influence of the network unit cell form factor on the optimization process. In addition, the behavior of this system as a plasmonic sensor is analyzed paying special attention to its sensitivity to the local dielectric environment, both from a theoretical and numerical point of view, and we advance by assuming that the dielectric layer on the grating is finite. The maximum sensitivity obtained is S = 1500 nm / RIU. Finally, we propose a grating-based structure capable of working in different spectrum zones and we study the unit cell heat response in order to reduce adverse thermal effects.