Μελέτη φθορισμού υλικών σε νανοδομημένες μεταλλικές επιφάνειες υπό την επίδραση πλασμονικών-πολαριτονικών διεγέρσεων.

Σχετικά έγγραφα
ιδάσκων: Λευτέρης Λοιδωρίκης Π

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΜΟΣ ΛΕΠΤΩΝ ΥΜΕΝΙΩΝ ΥΔΡΟΓΟΝΩΜΕΝΟΥ ΠΥΡΙΤΙΟΥ (Si:H) ΜΕ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ ΥΠΕΡΙΩΔΟΥΣ ΟΡΑΤΟΥ (UV/VIS)

Σύνθετοι φωτονικοί κρύσταλλοι οξειδίου του γραφενίου και διοξειδίου τιτανίου

ΟΠΤΙΚΕΣ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΜΕΤΑΛΛΟ- ΙΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΜΙΚΡΟ ΟΜΩΝ

ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΟ ΕΡΓΟ ΝΙΚΟΛΑΟΥ ΠΑΠΑΝΙΚΟΛΑΟΥ. Βιογραφικό σημείωμα Κατάλογος εργασιών Ανάλυση εργασιών

H επεξεργασία πληροφορίας απαιτεί ανίχνευση πληροφορίας

Μετά την κυψελίδα ροής

Σύγχρονες Τεχνικές Λέιζερ στον Έλεγχο της Λειτουργικότητας Συνθετικών Μονωτήρων Προκλήσεις και Προοπτικές

ΑΣΚΗΣΗ 8 ΚΕΡΑΜΙΚΑ ΥΜΕΝΙΑ (Τεχνολογίες επίστρωσης από διαλύματα και αιωρήματα για την εφαρμογή κεραμικών επιστρωμάτων)

ΒΙΟΦΥΣΙΚΗ. Αλληλεπίδραση ιοντίζουσας ακτινοβολίας και ύλης.

ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ. Γ. Λευθεριώτης Αναπλ. Καθηγητής Γ. Συρροκώστας Μεταδιδακτορικός Ερευνητής

ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ. Εκπέμπεται από σώματα που έχουν θερμοκρασία Τ > 0 Κ. Χαρακτηρίζεται από το μήκος κύματος η τη συχνότητα

Ηλεκτρική αντίσταση και οπτική διαπερατότητα λεπτών υμενίων VO 2 στην περιοχή μετάλλου-μονωτή (ΜΙΤ)

60 χρόνια ΕΙΕ: ΙΘΦΧ Φωτονική και Νανο-εφαρμογές. Δρ. Γεώργιος Κακαράντζας Κύριος Ερευνητής ΙΘΦΧ

ΙΑΤΡΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ eclass: MED808 Π. Παπαγιάννης

Το μικροσκόπιο ως αναλυτικό όργανο. Το μικροσκόπιο δεν μας δίνει μόνο εικόνες των παρασκευασμάτων μας.

ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ. Γ. Λευθεριώτης Επικ. καθηγητής

Ιστορική αναδρομή του φαινομένου Raman

Περίθλαση υδάτινων κυμάτων. Περίθλαση ηλιακού φωτός. Περίθλαση από εμπόδιο

ΟΡΓΑΝΟΛΟΓΙΑ ΦΑΣΜΑΤΟΜΕΤΡΙΚΩΝ ΟΡΓΑΝΩΝ ΜΕΤΡΗΣΗΣ: ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗΣ ΦΘΟΡΙΣΜΟΥ, ΦΩΣΦΩΡΙΣΜΟΥ, ΣΚΕΔΑΣΗΣ ΕΚΠΟΜΠΗΣ, ΧΗΜΕΙΟΦΩΤΑΥΓΕΙΑΣ

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΟ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΟ. Ηλεκτρονικό Μικροσκόπιο Διέλευσης ή Διαπερατότητας

Εφαρμογές των Laser στην Φ/Β τεχνολογία: πιο φτηνό ρεύμα από τον ήλιο

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ ΦΑΣΜΑΤΟΜΕΤΡΙΚΕΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ (SPECTROMETRIC TECHNIQUES)

Μελέτη Ηλεκτρικών Ιδιοτήτων Νανοδοµηµένων ιηλεκτρικών: i) SiN ii) Νανοκρυσταλλικό ιαµάντι

Ημερομηνία Ώρα Αίθουσα Δράση Διάλεξη Τίτλος Διδάσκοντες

Μετρήσεις Διατάξεων Laser Ανιχνευτές Σύμφωνης Ακτινοβολίας. Ιωάννης Καγκλής Φυσικός Ιατρικής Ακτινοφυσικός

Εργαστήριο Υλικών ΙΙ (Κεραμικά & Σύνθετα Υλικά)

Ακαδημαϊκό Έτος ΧΡΟΝΟΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΔΙΑΛΕΞΕΩΝ Γ Εξαμήνου

ΠΕΙΡΑΜΑ 4: ΟΠΤΙΚΗ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ AΠΟΡΡΟΦΗΣΗΣ

Ημερίδα Ερευνητικής Δραστηριότητας Υποψηφίων Διδακτόρων ΑΛΕΞΙΑ ΤΟΥΜΑΖΑΤΟΥ

Ημερομηνία Ώρα Αίθουσα Δράση Διάλεξη Τίτλος Διδάσκοντες

Ύλη ένατου µαθήµατος. Οπτικό µικροσκόπιο, Ηλεκτρονική µικροσκοπία σάρωσης, Ηλεκτρονική µικροσκοπία διέλευσης.

Φυσική επιφανειών και εφαρμογές. Άλλες πληροφορίες. Συναπαιτούμενα μαθήματα: Φυσική Στερεάς Κατάστασης Ι, Εισαγωγή στην Φυσική των Υλικών

Διάλεξη 10: Ακτίνες Χ

Ακαδημαϊκό Έτος ΧΡΟΝΟΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΔΙΑΛΕΞΕΩΝ Γ Εξαμήνου

ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ. Γ. Λευθεριώτης Αναπλ. Καθηγητής Γ. Συρροκώστας Μεταδιδακτορικός Ερευνητής

ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΔΕΙΓΜΑΤΩΝ ΧΡΩΜΑΤΩΝ ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΤΑΙΡΕΙΑ SIGMA COATINGS A.E.

ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ. Γ. Λευθεριώτης Αναπλ. Καθηγητής Γ. Συρροκώστας Μεταδιδακτορικός Ερευνητής

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΡΥΘΜΟΥ ΑΠΟΔΕΣΜΕΥΣΗΣ ΒΙΟΣΤΑΤΙΚΩΝ ΠΟΛΥΜΕΡΩΝ ΑΠΟ ΥΜΕΝΙΑ PMMA ΜΕ ΧΡΗΣΗ UV-VISIBLE ΚΑΙ SERS

ΜΕΛΕΤΗ ΧΑΜΗΛΟ ΙΑΣΤΑΤΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΒΑΣΙΖΟΜΕΝΩΝ ΣΤΟ SiC

Η ανακλαστικότητα των φωτοβολταϊκών πλαισίων

Ραδιομετρία. Φωτομετρία

Μοριακά φάσματα. Όσον αφορά τα ενεργειακά επίπεδα των ηλεκτρονίων σε ένα μόριο, αυτά μελετήθηκαν σε μια πρώτη προσέγγιση μέσω της μεθόδου LCAO.

Το υποσύστηµα "αίσθησης" απαιτήσεις και επιδόσεις φυσικά µεγέθη γενική δοµή και συγκρότηση

ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ Β ΛΥΚΕΙΟΥ

Χαρακτηρισμός επιφανειών με

10η Ενότητα: Το υποσύστημα "αίσθησης"

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ NATIONAL TECHNICAL UNIVERSITY OF ATHENS

December 19, Raman. Stokes. Figure 1: Raman scattering

Μεταϋλικά: μαθαίνοντας στο φως καινούργιες διαδρομές

ΚΑΤΑΛΥΤΙΚΆ ΥΛΙΚΆ. 1. Παρασκευή Στηριγμένων Καταλυτών. 2. Χαρακτηρισμός Καταλυτών

Μέτρηση Γωνίας Brewster Νόμοι του Fresnel

ΚΕΦ.7 ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΚΕΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΑΝΑΛΥΣΕΩΣ Μ. ΚΟΥΠΠΑΡΗΣ - ΠΑΡΑΔΟΣΕΙΣ ΑΝΑΛΥΤΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΙΙ

ΟΠΤΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΜΑΘΗΜΑ 1 Ο ΟΠΤΙΚΗ. Δρ. M.Χανιάς Αν.Καθηγητής Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών ΤΕ, ΤΕΙ Ανατολικής Μακεδονίας και Θράκης

ΜΑΘΗΜΑ: ΟΠΤΙΚΕΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ ΚΑΙ ΟΠΤΙΚΑ ΙΚΤΥΑ - ΙΟ ΟΙ LASER

ΝΑΝΟΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΝΑΝΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΤΕΛΛΑ ΚΕΝΝΟΥ ΚΑΘΗΓΗΤΡΙΑ

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ LASER ΤΜΗΜΑ ΟΠΤΙΚΗΣ & ΟΠΤΟΜΕΤΡΙΑΣ ΑΤΕΙ ΠΑΤΡΑΣ

Μοριακή Φασματοσκοπία I. Παραδόσεις μαθήματος Θ. Λαζαρίδης

Φυσική των lasers. Φυσική των lasers. K. Κοσμίδης Καθηγητής Τμήμα Φυσικής, Παν/μίου Ιωαννίνων Ε.Υ. Κέντρου Εφαρμογών Laser

ΦΑΣΜΑΤΑ ΕΚΠΟΜΠΗΣ ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗΣ

Στις ερωτήσεις A1 - A4, να γράψετε τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα σε κάθε αριθμό το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ. Γ. Λευθεριώτης Αναπλ. Καθηγητής Γ. Συρροκώστας Μεταδιδακτορικός Ερευνητής

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ ΤΕΛΟΣ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ

2) Μελέτη Φυσικών Διεργασιών Κατασκευής Νανοδιατάξεων σε Πυρίτιο και Γερμάνιο i) Φαινόμενα διάχυσης και ενεργοποίησης προσμίξεων εκτός

Μέθοδοι έρευνας ορυκτών και πετρωμάτων

Μέτρηση της φωτοαγωγιμότητας του CdS συναρτήσει της έντασης και της συχνότητας της ακτινοβολίας διέγερσης

Εξετάσεις Φυσικής για τα τμήματα Βιοτεχνολ. / Ε.Τ.Δ.Α Ιούνιος 2014 (α) Ονοματεπώνυμο...Τμήμα...Α.Μ...

Η θερμική υπέρυθρη εκπομπή της Γης

Σύγχρονο Ηλεκτρονικό Μικροσκόπιο Διέλευσης. Transition Electron Microscopy TEM

Υβριδικό σύστημα πιεζοηλεκτρικό-σιδηρομαγνήτη: Μεταβολή πιεζοηλεκτρικών συντελεστών με την εφαρμογή μαγνητικού πεδίου

Ακαδημαϊκό Έτος ΧΡΟΝΟΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΔΙΑΛΕΞΕΩΝ Γ Εξαμήνου

ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ. Γ. Λευθεριώτης Αναπλ. Καθηγητής Γ. Συρροκώστας Μεταδιδακτορικός Ερευνητής

ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ. Γ. Λευθεριώτης Αναπλ. Καθηγητής Γ. Συρροκώστας Μεταδιδακτορικός Ερευνητής

d I λ = k λ ρ I λ ds+ j λ ρ ds Σκέδαση στην Ατμόσφαιρα Θεωρητική προσέγγιση - Γενικές ανακοινώσεις

ΠΡΑΚΤΙΚΟ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗΣ ΥΠΟΨΗΦΙΩΝ ΣΤΑ ΠΛΑΙΣΙΑ ΤΗΣ ΠΡΟΣΚΛΗΣΗΣ ΕΚΔΗΛΩΣΗΣ ΕΝΔΙΑΦΕΡΟΝΤΟΣ ΜΕ ΑΡ.ΠΡΩΤ. 015/ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ «ΕΠΕΔΒΜ, «ΑΡΙΣΤΕΙΑ

ΑΡΧΕΣ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗΣ (Y2204) Βασιλάκης Εμμανουήλ Επίκ. Καθηγητής Τηλεανίχνευσης

60 χρόνια ΕΙΕ. Δρ. Ευστράτιος Ι. Καμίτσος Διευθυντής ΙΘΦΧ

ΘΕΜΑ Α Στις ερωτήσεις Α1 Α4 να γράψετε στο τετράδιο σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

LASER και ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΣΤΗΝ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΤΗΣ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗΣ

Πως διαδίδονται τα Η/Μ κύματα σε διαφανή διηλεκτρικά?

Νέα Οπτικά Μικροσκόπια

ΘΕΜΑΤΑ ΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΕΡΓΑΣΙΩΝ ΕΑΡΙΝΟΥ ΕΞΑΜΗΝΟΥ Αριθμ. Συνέλευσης 65/

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΤΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

Οι ακτίνες Χ είναι ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία με λ [ m] (ή 0,01-10Å) και ενέργεια φωτονίων kev.

Επαφές μετάλλου ημιαγωγού

HMY 333 Φωτονική Διάλεξη 01 - Εισαγωγή

Ανιχνευτές Ακτινοβολιών

[1] ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ : ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΤΑΞΗ : B ΛΥΚΕΙΟΥ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΠΕΡΙΟΔΟΥ : ΑΠΡΙΛΙΟΣ 2017

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ

Μικροσκοπία φθορισμού Ι

1) Η εξάρτηση του δείκτη διάθλασης n από το μήκος κύματος για το κρύσταλλο του ιωδιούχου ρουβιδίου (RbI) παρουσιάζεται στο παρακάτω σχήμα.

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΑ

Κεφάλαιο 5. Lasers και Εφαρμογές τους στο Περιβάλλον. Αλέξανδρος Δ. Παπαγιάννης

Χαρακτηρισμός και μοντέλα τρανζίστορ λεπτών υμενίων βιομηχανικής παραγωγής: Τεχνολογία μικροκρυσταλλικού πυριτίου χαμηλής θερμοκρασίας

Γενική Φυσική V (Σύγχρονη Φυσική) Φυσική Ακτίνων-Χ και Αλληλεπίδραση Ακτίνων-Χ και Ηλεκτρονίων με την Ύλη

Οπτική Μικροκυμάτων ΜΚ 1, ΜΚ 2

ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ: Τα άτομα έχουν διακριτές ενεργειακές στάθμες ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΣΤΑ ΦΑΣΜΑΤΑ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Σύγxρονη Φυσική II. Ακτίνες Χ - Lasers Διδάσκων : Επίκ. Καθ. Μ. Μπενής

Δx

Πληροφορίες για τον Ήλιο:

Transcript:

Μελέτη φθορισμού υλικών σε νανοδομημένες μεταλλικές επιφάνειες υπό την επίδραση πλασμονικών-πολαριτονικών διεγέρσεων. N. Παπανικολάου Ινστιτούτο Μικροηλεκτρονικής Διπλωματική εργασία Π. Θεοδώνη (ΕΚΠΑ) Ι. Ράπτης, Μ. Χατζηχρηστίδη, Π. Μπαγιάτη, Β. Βαμβακάς, ΙΜ Π. Πέτρου, Σ. Κακαμπάκος ΙΡΡΠ Θ. Σπηλιώτης, ΙΕΥ Α.-Μ. Gerardino, Ν. Στεφάνου, Ι. Ζεργιώτη, Ι.Σ. Ράπτης

Σκοπός του έργου Δημιουργία μιας νέας ερευνητικής κατεύθυνσης Ανάπτυξη τεχνογνωσίας θεωρητικής και κυρίως πειραματικής σε φυσική πλασμονίων, νανοφωτονική. Ανίχνευση φαινομένων που οφείλονται σε επιφανειακά πλασμόνια Αποδοτικοί εκπομποί υπερύθρου Επίδραση των πλασμονικών διεγέρσεων στο φθορισμό βιολογικών υλικών Ενισχυμένη από την επιφάνεια σκέδαση Raman (SERS)

Μικρή εισαγωγή, επιφανειακά πλασμόνια Eπιφανειακές καταστάσεις του ΕΜ πεδίου που εμφανίζονται σε διεπιφάνειες, μετάλλου-διηλεκτρικού ή σε μεταλλικά νανοσωματίδια ΗΜ πεδίο Ταλάντωση ηλεκτρονίων μετάλλου Η διέγερση επιφανειακών πλασμονίων συνοδεύεται από: Εντοπισμό του ΗΜ πεδίου (d<λ) Αύξηση της έντασης του ΗΜ πεδίου Ένας τρόπος χειρισμού του κοντινού πεδίου, (near field) εφαρμογές σε μη γραμμική οπτική, μεταϋλικά, κυματοδήγηση φωτός στη νανοκλίμακα, βιολογικούς και χημικούς αισθητήρες, κ.α.

Ενισχυμένη διέλευση μέσω περιοδικών δομών οπών μικρότερων του μήκους κύματος σε μεταλλικά υμένια Διέλευση φωτός μέσω μεμονωμένων οπών, r << λ Bethe Phys. Rev. 66, 163 182 (1944) Ιδανική οπή Ενισχυμένη διέλευση λόγω διέγερσης πλασμονίων Ebbesen et al. Phys. Rev. B 58, 6779 (1998) πλεγματική σταθερά, α = 900 nm διάμετρος οπών, d = 150 nm πάχος Ag, h = 200 nm Ενισχυμένη διέλευση φωτός Φιλτράρισμα μηκών κύματος Αυξημένη ένταση πεδίου

Μορφοποιημένα λεπτά μεταλλικά υμένια Al πάνω σε υπόστρωμα Si λ ( ) ( ) 1 2 2 i j = α i + j 2 ε ε ε + ε max, m d m d α = 5 μm d = 2.7 μm πάχος Al = 100 nm πάχος Si = 380 μm d d Al Substrate Si 0.40 0.35 Transmittance 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 2,0 1,0 1,1 2,2 1,2 0,2 1,1 0.00 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 0,1 Wavelength (µm) Φασματοσκοπία υπερύθρου (FTIR), ΙΜ Reflectance 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 d=2 µm 0,5 d=2.7 µm 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 Wavelength (µm)

Διέγερση επιφανειακών πλασμοπολαριτονίων Επίπεδη μεταλλική επιφάνεια Τετραγωνικό πλέγμα οπών πλεγματικής σταθεράς α k SPP ω = c εmεd ε + ε m air light cone d, k > k = sinθω ε c SPP d Εντοπισμός φωτός στην επιφάνεια kspp = kx ± igx ± jgy G x air light cone = G = 2π α y 0 π α 0 π α Μήκη κύματος διέγερσης επιφανειακών πλασμονίων για κάθετη πρόσπτωση Ενισχυμένη διέλευση λ ( ) ( ) 1 2 2 i j = α i + j 2 ε ε ε + ε, m d m d

Μορφοποιημένα λεπτά μεταλλικά υμένια πάνω σε φωτονικό κρύσταλλο Si 0,010 0,008 Al Si Trasmittance Reflectance 0,006 0,004 0,002 0,000 R 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 Wavelength (µm) 0,0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 R Reflectance α = 5 μm d = 2.7 μm πάχος Al = 100 nm βάθος οπών = 6 μm 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 Λιθογραφία, εγχάραξη πλάσματος, SEM: IM, εναπόθεση Al: IEY 0,0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 Wavelength (µm) Wavelength (µm) 12 o 25 o 40 o

Μορφοποιημένα λεπτά μεταλλικά υμένια πάνω σε φωτονικό κρύσταλλο Si 1,0 0,9 0,8 Διαφορετικά βάθη Διαφορετικές διάμετροι Reflectance 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 Hole Depth 6 µm 2 µm 0,1 1.0 0,0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 0.9 Wavelength (µm) 0.8 Reflectance 0.7 0.6 0.5 0.4 Hole diameter 2.7 µm 3.2 µm 3.7 µm 0.3 d = 2.7 μm d = 3.2 μm d = 3.7 μm 0.2 0.1 0.0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 Wavelength (µm)

Θεωρητική μελέτη με ηλεκτρομαγνητικές προσομοιώσεις με μεθόδους πολλαπλής σκέδασης α = 1.5μm d hole = 0.75μm πάχος Au =0.3 μm = 1.3μm h hole Au Si Reflectance 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 Wavelength (µm) Hole Depth 6 µm 2 µm ( f ) ( f ) 1+ 2f + 21 ε ε = ε 1 + 2+ ε f f = V V κυλίνδρου ε 3 Υπολογισμοί με μεθόδους πολλαπλής σκέδασης ΗΜ κυμάτων που αναπτύσσουμε. ολικό

Emittance (Wm -2 sr -1 µm -1 ) 0,016 0,014 0,012 0,010 0,008 0,006 0,004 0,002 Φωτονικοί κρύσταλλοι Si επικαλυμμένοι με μέταλλο για αποδοτική θερμική εκπομπή 500K Blackbody 500K 300K BlackBody 300K 0,000 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 Wavelength (µm) I ( λ T) = μm 6 A= 1 R T ε = ( λ, ) = ε ( λ, ) I T I T BB 5 10 hc λkt A BB Al Si 24 2 2 10 hc 1, W m sr λ e 1 Νόμος Kirchhoff θερμικής ακτινοβολίας: Σε κατάσταση θερμοδυναμικής ισορροπίας η απορρόφηση ακτινοβολίας ισούται με την εκπομπή. -2-1 -1 Εκπομπός Φίλτρο Φωτοβολταϊκή δίοδος Θερμοφωτοβολταϊκά Ρεύμα

Μελέτη φθορισμού σε νανοδιαμορφωμένες μεταλλικές επιφάνειες Κύλινδροι PMMA σε τετραγωνικό πλέγμα...επικαλυμμένοι με χρυσό 4 διαφορετικές γεωμετρίες d=150 nm, a=300, 350 nm d=200 nm, a=400, 500 nm Λιθογραφία ηλεκτρονικής δέσμης: Α.-Μ. Gerardino, CNR-Istituto di Fotonica e Nanotecnologie, Ρώμη

Οπτικός χαρακτηρισμός των δομών 1.0 1.0 0.9 0.9 0.8 0.8 0.7 0.7 Reflectance 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 au11a au12a au13a au14a a16a Reflectance 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 au31a au32a au33a au34a au35a 0.0 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 Wavelength (nm) 0.0 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 Wavelength (nm) 1.0 1.0 0.9 0.9 0.8 0.8 0.7 0.7 Reflectance 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 au21a au22a au23a au24a au25a 0.0 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 Wavelenght (nm) 4 διαφορετικές γεωμετρίες πάνω σε γυαλί (quartz) au41a 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 au41a au42a au43a au44a au45a 0.0 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 Wavelength (nm) d=150 nm, a=300, 350 nm d=200 nm, a=400, 500 nm Οπτική ανακλαστικότητα: ThetaMetrisis FR-μProbe, IM

Μελέτη φθορισμού σε νανοδιαμορφωμένες μεταλλικές επιφάνειες Όλο το δείγμα επικαλύφθηκε με αντισώματα AntiRabit IgG με φθορίζουσα ουσία alexafluor 546. Εικόνες παρατήρησης σε μικροσκόπιο φθορισμού (ΙΡΡΠ) με φωτισμό στα 546nm και παρατήρηση στα 575 nm περίπου. διαφορετικές δομές 1 2 3 4 1 2 3 4 5

Ηλεκτροδυναμικοί υπολογισμοί για περιοδικά νανο-σάντουιτς μέταλλο-διηλεκτρικό-μέταλλο. K. H. Su, Q. H. Wei, and X. Zhang, Appl. Phys. Lett. 88, 063118 (2006) A. Dmitriev, T. Pakizeh, M. Käll, and D. S. Sutherland, Small 3, 294 (2007) Quartz substrate

Ενισχυμένη από την επιφάνεια σκέδαση Raman (SERS) Φάσματα Raman από Ροδαμίνη 6G σε νερό ή μεθανόλη πάνω σε περιοδικές νανοδομές αργύρου Ενίσχυση του σήματος Raman >10 3 Intensity (a.u.) 500 400 300 200 R6G/methanol 10-1 -concentration on silvered PMMA nanopillars, λ=472,7 nm (1): 0,2 μw/(μm) 2,cylindr. lens (2): 20 μw/(μm) 2, spher. lens (3): 20 mw/(μm) 2, out-of-structures (1) (2) 100 0 400 600 800 1000 1200 1400 1600 Raman Shift (cm -1 ) (3) Σε συνεργασία με Ι. Ζεργιώτη, Ι.Σ. Ράπτη, Σ.Ε.Μ.Φ.Ε., ΕΜΠ

Επίλογος - Προοπτικές Ξεκίνησε μια νέα κατεύθυνση έρευνας στη μελέτη και τις εφαρμογές επιφανειακών πλασμονίων. Εφαρμογές σε οπτικά, και υπέρυθρα μήκη κύματος. Επιβεβαιώσαμε το φαινόμενο της ενισχυμένης εκπομπής, μελετήσαμε αποδοτικούς εκπομπούς υπερύθρου, ενίσχυση του φθορισμού, ενισχυμένη επιφανειακή σκέδαση Raman, (SERS). Επιπλέον δοκιμάσαμε (χωρίς επιτυχία) ενισχυμένη από την επιφάνεια απορρόφηση υπερύθρου (SEIRA). Ανίχνευση θειολών σε μικρές συγκεντρώσεις, τα αποτελέσματα δεν ήταν επαναλήψημα... Ανάπτυξη μεθόδων υπολογισμού του φθορισμού (συνεργασία Ν. Στεφάνου ΕΚΠΑ). Εύρεση εναλλακτικών (φθηνών) υποστρωμάτων, π.χ. αυτοοργανούμενες σφαίρες πολυστυρενίου. Η μελέτη επιφανειακών πλασμονίων, και η νανοφωτονική θα επωφεληθεί από τη λιθογραφία ηλεκτρονίων (e-beam) που θα εγκατασταθεί σύντομα στο ΙΜΗΛ.

Δημοσιεύσεις Efficient infared emission from patterned thin metal films on a Si photonic crystal P. Theodoni, V. Em. Vamvakas, Th. Speliotis, M. Chatzichristidi, P. Bayiati, Raptis, and N. Papanikolaou Phys. stat. sol. (a) 205, No. 11, 2581-2584 (2008) Calculations of the optical response of metallodielectric nanostructures of nonspherical particles by a layer-multiple scattering method N. Papanikolaou, G. Gantzounis, and N. Stefanou Proc. of SPIE, 6988 69881D(1-12) (2008) Efficient infared emission from periodically patterned thin metal films on a Si photonic crystal P. Theodoni, P. Bayiati, M. Chatzichristidi, Th. Speliotis, V. Em. Vamvakas, I. Raptis, and N. Papanikolaou, Microelect. Eng. 85 1112-1115 (2008) Understanding artificial optical magnetism of periodic metal-dielectric-metal layered structures C. Tserkezis, N. Papanikolaou, G. Gantzounis, N. Stefanou, Phys. Rev. B 78, 165114 (2008) Optical properties of metallodielectric nanosandwiches N. Papanikolaou, G. Gantzounis, and N. Stefanou Phys. stat. sol. (c) 5, No. 12, 3701-3703 (2008)

Scattering Method i 0 0 E ˆ ˆ 0() r = a Em j ( qr ) X m() r + a Hm j ( qr ) X m() r m q q = ω εµ / c i + + ˆ ˆ sc() a Em h + ( qr ) m() a Hm h + E r = X r + ( qr ) X m() r m q a = T a P= EH, + 0 Pm PmP ; ' ' m' P' ' m' P' ' m' Extended Boundary Condition method for T-matrix M.I. Mishchenko et al. (2002)

Solving the multiple scattering problem 0 a P m +7 bp m +3 bp m +6 bp m +4 bp m b' = Ω b + 1 1' i i' Pm PmP ; ' ' m' P' ' m' ip ' ' ' m' +2 bp m + i 0 i P m = P m; P' ' m' P' ' m' + P' ' m' P' ' m' b T ( a b ) +8 + 5 bp m bp m +9 bp m a i ii' + i' i 0 1 TP m; P'' '' m'' Ω P'' '' m''; P' ' m' bp' ' m' = TP m; P' ' m' ap' ' m' i' P' ' m' P'' '' m'' P' ' m'

Build structures layer by layer Spherical plane waves The scattering of each layer is described by the Q matrices. MULTEM2: N. Stefanou et al. Comp. Phys. Comm. 132, 189 (2000) Non spherical: G. Gantzounis and N. Stefanou PRB 73, 035115 (2006)

Φωτονικός κρύσταλλος Si Si d d Si α = 5 μm d = 2.5 μm βάθος οπών = 5 μm 1,0 1,0 0,9 0,9 0,8 0,8 Transmittance 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 Reflectance 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,2 0,1 0,1 0,0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 0,0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 Wavelength (µm) Wavelength (µm)