Publication: From 2D to 3D chiral systems made of plasmonic and magnetoplasmonic building blocks: fabrication, characterization and analysis
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Publication Date
2021-05-17
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Universidad Complutense de Madrid
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Abstract
A comprehensive work in plasmonic chiral and achiral nanostructures is presented. The bottom-up fabricated structures range from simple building blocks such as metallic and dielectric disk dimers or rods, to more complex nanostructures built from these individual blocks, arranged in the plane (two dimensional structures) or out of plane (three dimensional structures). The fabrication process uses hole-mask colloidal lithography and multiaxial evaporation, a powerful and cost-effective fabrication technique able to obtain a variety of structures in large areas. Besides morphology changes, parameters such as the composition and the spatial arrangement of the building blocks which compose them have been varied to comprehend their role in the optical response of the structures. These parameters are tailored to obtain active chiral meta-structures with optimum properties. The fabricated structures are morphologically, optically and magneto-optically characterized in depth.
A thorough and step-by-step experimental study to explain the chiro-optical response of complex chiral plasmonic nanostructures from the achiral responses of its constituents is shown. To fully characterize the physical properties hidden in the measurements of these structures, an alternative analysis of the Mueller matrix elements is developed. Using this method, the optical, chiro-optical and magnetooptical properties of these complex nano-systems are validated...
Se presenta un estudio experimental exhaustivo y detallado para entender la respuesta quiral de nanoestructuras plasmónicas quirales complejas a partir de las respuestas aquirales de sus bloques constituyentes. Esto conlleva diferentes estructuras fabricadas, desde simples nano-objetos como barras o dímeros de discos compuestos por metal o dieléctrico, hasta nanoestructuras más complejas ensambladas en el plano (estructuras bidimensionales) o apiladas perpendicularmente al plano (estructuras tridimensionales). En el proceso de fabricación se utiliza la litografía coloidal de máscara de agujeros y la evaporación multieje, una técnica de fabricación potente y económicamente asequible, capaz de obtener una gran variedad de estructuras en grandes áreas. Además de los cambios morfológicos, se han variado parámetros tales como la composición y la disposición espacial de las piezas constituyentes, a fin de estudiar su influencia en la respuesta óptica. Estos parámetros se optimizan para obtener metaestructuras quirales activas con las mejores propiedades. Posteriormente, las estructuras fabricadas se caracterizan morfológica, óptica y magneto ópticamente. Para identificar plenamente las propiedades físicas ocultas en las medidas de estas estructuras, se desarrolla un análisis alternativo de los elementos de la matriz de Mueller. Con este método, se validan las propiedades ópticas, quiroópticas y magnetoópticas de estos complejos nanosistemas...
Se presenta un estudio experimental exhaustivo y detallado para entender la respuesta quiral de nanoestructuras plasmónicas quirales complejas a partir de las respuestas aquirales de sus bloques constituyentes. Esto conlleva diferentes estructuras fabricadas, desde simples nano-objetos como barras o dímeros de discos compuestos por metal o dieléctrico, hasta nanoestructuras más complejas ensambladas en el plano (estructuras bidimensionales) o apiladas perpendicularmente al plano (estructuras tridimensionales). En el proceso de fabricación se utiliza la litografía coloidal de máscara de agujeros y la evaporación multieje, una técnica de fabricación potente y económicamente asequible, capaz de obtener una gran variedad de estructuras en grandes áreas. Además de los cambios morfológicos, se han variado parámetros tales como la composición y la disposición espacial de las piezas constituyentes, a fin de estudiar su influencia en la respuesta óptica. Estos parámetros se optimizan para obtener metaestructuras quirales activas con las mejores propiedades. Posteriormente, las estructuras fabricadas se caracterizan morfológica, óptica y magneto ópticamente. Para identificar plenamente las propiedades físicas ocultas en las medidas de estas estructuras, se desarrolla un análisis alternativo de los elementos de la matriz de Mueller. Con este método, se validan las propiedades ópticas, quiroópticas y magnetoópticas de estos complejos nanosistemas...
Description
Tesis inédita de la Universidad Complutense de Madrid, Facultad de Ciencias Físicas, leída el 22/01/2021