Relação de dispersão para os plásmon-poláritons de superfície em uma interface plana metal/dielétrico

Abstract

Artigos Gerais c b Licença Creative CommonsRelação de dispersão para os plásmon-poláritons de superfície em uma interface plana metal/dielétrico A plasmônicaé uma disciplina emergente que investiga a interação entre a luz e os elétrons quase livres em sistemas metálicos em uma interface metal/dielétrico. Esta interação dá origem aos denominados Plásmon-Poláritons de Superfície SPPs (da sigla em inglês Surface Plasmon-Polaritons), que são um tipo de quasipartícula resultante do acoplamento entre o fóton e o plásmon de superfície. A relação de dispersão dos SPPsé um conceito chave no entendimento da interação da luz com a matéria em estruturas nanométricas, com aplicações diversas nos campos da fotônica e da bioengenharia. Neste trabalho apresentamos em detalhes a dedução da relação de dispersão para o plásmon-poláriton de superfície para uma interface plana metal/dielétrico. Para as partes real e imaginária do vetor de onda ao longo da interface, deduzimos expressões gerais cujos casos particulares reproduzem resultados conhecidos na literatura. Em seguidaé realizada uma discussão sobre o significado físico dos resultados obtidos. Por fim, utilizando o modelo de Drude, apresentamos uma expressão explícita para a relação de dispersão na forma frequência versus vetor de onda. Palavras-chave: plasmônica, plásmon de superfície, plásmon-poláriton de superfície.Plasmonics is an emergent area of the nanophotonics that studies interaction between electromagnetic fields and free electrons in a metal on a metal/dielectric interface. Due to this interaction, the called surface plasmon polaritons (SPP) are generated. SPPs are electromagnetic excitations coupled to the collective oscillation of conduction electrons, which propagate along the interface between a conductor and a dielectric medium, with a broad range of applications, from photonics to bioengineering. One of the basic concepts related to SPPs is the dispersion relation, basic for understanding of the interaction between light and metallic nanostructures. In this paper we derive the dispersion relation of surface plasmon-polariton at planar interface and its fundamental properties are outlined.

Inhomogeneous linear responses and transport in armchair graphene nanoribbons in the presence of elastic scattering

“…However, the imaginary part of im s ++ does not behave like its real part. More precisely, it acts like a combination of the free electron gas within the Drude and Lindhard model [41]. In contrast to the real and imaginary parts of im s ++ , their counter parts in im s +-, for inter-band transitions, exhibit the behaviour of a free electron gas within the Lindhard model as shown in figure 5.…”

Lei da reflexão, lei de Snell e efeito Goos-Hänchen: abordagem via modelo corpuscular da luz

“…No processo de espalhamento do fóton incidente, além do fóton espalhado (refletido ou transmitido), há a criação ou aniquilação de uma quasipartícula (ou excitação elementar). De forma simplificada, podemos definir quasipartícula como uma partícula fictícia que descreve de forma relativamente simples o comportamento de sistemas de muitos corpos [6,7].…”

Uma expressão ansatz para a contribuição das transições interbandas para a parte imaginária da função dielétrica

“…A intensa investigação, tanto teórico quanto experimental, das propriedades eletrônicas, óticas e magnéticas dos sistemas estudados na Física da Matéria Condensada, permitiu a criação de novas disciplinas como a fotônica, e.mais recentemente foi desenvolvida a Plasmônica, uma subárea da nanofotônica, uma nova disciplina que tem como objetivo investigar a interação entre a luz e os elétrons de condução presentes em sistemas metálicos de uma interface metal/dielétrico. Tal interação dá origem a um tipo de quasipartícula resultante do acoplamento entre fótons e plásmons de superfície, a qual é denominada como plásmon-poláritons de superfície SPPs (Surface Plasmon-Polaritons) [1] Os Plásmon-Poláritons de Superfície podem ser visualizados como uma onda eletromagnética superficial que se propaga na interface entre o metal e o dielétrico e que decai exponencialmente com a distância na direção perpendicular à interface (onda evanescente), provocando o confinamento da luz na interface metal/dielétrico.…”