Plasmonic Gratings for Sensing Devices

Negli ultimi decenni la risonanza plasmonica di superficie ha conosciuto un crescente interesse nella realizzazione di dispositivi minaturizzati per applicazioni sensoristiche label-free. La ricerca nella direzione di sensori plasmonici con prestazioni innovative in sensibilita’ e risoluzione ha aperto ad un vasto panorama di inattesi fenomeni fisici. Questo lavoro di tesi ha l’obbiettivo di capire e analizzare i principi fisici su cui si basano i supporti plasmonici che sfruttano l’eccitazione di onde di superficie per fini sensoristici. L’eccitazione e la propagazione di plasmoni polaritoni di superficie su reticoli metallici sono state studiate e analizzate a fondo con modelli teorici, simulazioni numeriche e caratterizzazioni ottiche di campioni nanofabbricati. Nello specifico la fisica della rotazione azimutale di queste nanostrutture e il ruolo della polarizzazione in questa configurazione sono state esaminate con strumenti sia teorici che sperimentali. La rotazione del reticolo plasmonico ha rivelato considerevoli benefici in sensibilita’ e questo effetto e’ stato testato e dimostrato analizzando la risposta ottica a funzionalizzazioni di superficie e tramite l’analisi di soluzioni liquide flussate attraverso una cella microfluidica integrata. L’applicazione di questo fenomeno plasmonico ha portato all’individuazione di una configurazione promettente per una nuova classe di sensori a base plasmonica compatti e innovativi. I differenti approcci, modellistico –numerico – sperimentale, con cui il problema e’ stato affrontato, hanno fornito un’analisi completa della fisica della risonanza plasmonica di superficie con reticoli metallici e delle sue innovative applicazioni per dispositivi sensoristici avanzati.