Design and Fabrication of Nanostructures for Plasmonic Focusing

Le strutture plasmoniche hanno conosciuto di recente un aumento di interesse per quanto riguarda la realizzazione di dispositivi per la manipolazione della luce su scale di dimensioni inferiori alla lunghezza d’onda. Una nuova serie di fenomeni plasmonici, come la trasmissione straordinaria della luce o il nanofocusing adiabatico ha dato il via allo sviluppo di una vasta serie di applicazioni promettenti, dal biosensing alla spettroscopia e all’imaging. Lo scopo di questo lavoro è il design e fabbricazione di nanostrutture plasmoniche per la concentrazione plasmonica. In particolare sono proposte due principali configurazioni, le quali entrambe hanno dimostrato di supportare risonanze plasmoniche e consentire la concentrazione della luce. Reticoli metallici 1D danno luogo al fenomeno della trasmissione straordinaria della luce e la conseguente concentrazione della radiazione elettromagnetica dentro fenditure di dimensioni inferiori alla lunghezza d’onda, mentre guide d’onda appuntite, grazie alla compressione adiabatica di un’onda plasmonica propagante, consentono la formazione di hot-spots di campo elettromagnetico in regioni nanometriche ( ben al di sotto del limite di diffrazione). Uno studio completo del problema presentato in questo lavoro, basato su un processo a catena simulazione-fabbricazione-caratterizzazione, fornisce una esaustiva investigazione della fisica del confinamento plasmonico e consente originali applicazioni nella spettroscpia Raman, biosensing e confinamento energetico in dimensioni inferiori alla lunghezza d’onda. Diversi setup ottici sono proposti e investigati sia dal punto di vista teorico che sperimentale come misure far-field e sistemi di rivelazione near-field, anche con l’uso di innovative sorgenti di luce, come la luce dotata di momento angolare orbitale.