Pinças nano-ópticas e síntese enantiosseletiva com meta-estruturas.

• Autor(a) principal: Arredondo Champi, Hipolito Alan
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-17012022-154743/
• topic: Chirality; Dispositivos ópticos; Enantioselectivity; Fotônica; Materiais nanoestruturados; Meta-structure; Microeletrônica; Óptica; Optical tweezer

A pesquisa em plasmônica quiral e metamateriais ópticos recentemente expandiram os limites do projeto de Pinças NanoÓpticas (PNOs). PNOs plasmônicas de alta eficiência que aprisionam moléculas e nanopartículas agora são capazes de distinguir nanoparículas quirais devido à introdução de Campos Eletromagnéticos Quirais (CEQs). Os sistemas plasmônicos e metamateriais com quiralidade intínseca, em geral, podem fornecer elevados fatores de quiralidade óptica, além de um forte confinamento de luz quiral. No entanto, não está claro quais são os limites de operação desses dispositivos em relação ao tamanho e parâmetro de quiralidade da nanopartícula capturada. Nesse sentido, na presente tese de doutorado, por meio de simulações eletromagnéticas e cálculos semi analíticos, foram propostos e projetados três sistemas nanoestruturados que abordam as limitações plasmônicas de operação mencionadas anteriormente. Primeiro, foi proposto uma PNO multirressonante baseada em nanoaberturas plasmônicas coaxiais com simetria elíptica para aprisionar pequenas partículas de Au e Si de até 1 e 1,5 nm de raio, respectivamente, e proteínas de até 3 nm de raio usando apenas o modo de ressonância plasmônica dipolar. Essas condições foram atingidas quando o campo elétrico incidente é paralelo ao semieixo maior da nanoabertura elíptica com excentricidade de 0,93. Os modos de ressonância quadrupolar e sextupolar também conseguem capturar eficientemente nanopartículas e proteínas com raios maiores que 1,5 e 3 nm de raio, respectiva mente. Segundo, foi proposto uma PNO enantiosseletiva para macromoléculas quirais de 5 nm de raio e parâmetro de quiralidade de até ±0, 005. Para este caso foi utilizado uma nanoabertura plasmônica assimétrica excitada com luz circularmente polarizada. A enantioseparação óptica destas macromoléculas esféricas com pequenos parâmetros de quiralidade só foi possível graças à introdução de CEQs não enantiomórficos gerados nas pontas da nanoabertura assimétrica. Finalmente, inspirado pelos CEQs, foi desenvolvido um método semianalítico geral para encontrar a matriz de espalhamento T para meta estruturas esféricas multicamadas com o objetivo de gerar, manipular e intensificar estes CEQs.