Emiliano Rezende Martins.

Programas Regulares / Auxílios a Pesquisa / Participação em Reunião Científica / Reunião no Exterior - Presencial - Fluxo Contínuo

The goal of this PhD exchange proposal is to design, fabricate and characterize state-of-the-art metasurfaces dedicated to the miniaturization of sensing photonic components and systems. This initiative is a natural step for the candidate research activities, given the importance of his recent achievements on metasurface designs for sensing applications. In addition, the candidate will have the opportunity to actively participate in the fabrication of the structures. The rationale of this proposal is both scientific and pedagogical. The scientific motivation is associated with the tremendous technological importance of photonic sensors in the field of integrated optics, due to their high sensibility, low cost and amenability to miniaturization . Such characteristics are crucial for Point-of-Care applications, where diagnosis are obtained at the place of collection. The candidate has already demonstrated, in the microwave regime, a novel type of metasurface which is robust against material losses and experimental errors. During the exchange, the candidate will seek to apply this novel design to sensors operating in the optical regime, aiming to a practical realization of a sensing metasurface. The candidate will also tap on his modelling experience to develop metasurfaces in the UV regime, in collaboration with Dr. Augusto Martins and Prof. Thomas F. Krauss. Besides the important scientific impact of these activities, the candidate will have the opportunity to improve and extend his experimental abilities, as he will learn how to fabricate and measure nanostructured photonic devices, and will be immersed in a leading experimental photonics group

Metasurfaces are a new paradigm for controlling and manipulating light beams, having a broad variety of applications such as sensing, imaging, augmented reality and microscopy, to mention a few. They are constituted of a set of nano-resonators, called meta-atoms, which are projected to locally control the amplitude and phase of the light beam. The objective of this Doctorate project is the computational modelling and characterization of metasuraces for applications in photonic sensors, aiming at experimental implementations with the collaboration of international partners. Photonic sensors are low cost, point of care devices (thus dispensing with the need of laboratories) that play a crucial role in healthcare. They are able to provide real time and in situ diagnosis, which are especially necessary for regions with poor healthcare systems and facilities. Metasurfaces show great potential to improve the performance of the photonic sensors. In this project, they will be developed for applications in devices that rely on the variation of the refractive index as the sensing mechanism, aiming to improve their sensitivity and robustness. More specifically, the project will explore the so called Bound States in the Continuum, which have been receiving notorious attention from the scientific community due to the opportunity of obtaining photonic cavities with very high quality factors

esquisa Básica com objetivo principal de avançar o conhecimento fundamental, mas com potencial definido de aplicação de seus resultados nos setores público e privado.

Metasuperfícies são uma tecnologia emergente que permite a manipulação da luz através da sua interação com nano-ressoadores, também chamados de "meta-átomos". Um exemplo paradigmático de aplicação de metasuperfícies é a metalente. Nessa aplicação, os meta-átomos são projetados para impor um perfil de fase que "imita" o efeito de uma lente em um feixe de luz incidente. Consequentemente, é possível obter lentes planas com espessuras da ordem de nanômetros. Além disso, a facilidade em escolher o perfil de fase imposto levou à solução imediata de problemas clássicos em ótica geométrica, como a eliminação de aberrações esféricas. Uma outra importante área de aplicação de metasuperfícies é em sensoriamento, onde a forte interação da luz com os meta-átomos é utilizada como princípio de interrogação do ambiente próximo. Esse projeto de pesquisa se propõe a investigar novas arquiteturas de metasuperfícies para aplicação em imageamento e em sensoriamento. Em imageamento, o projeto irá investigar perfis de fase que tragam novas funcionalidades para as metalentes, com foco na relação entre resolução e campo de visão. Já em sensoriamento, o projeto irá explorar a relação entre sensitividade, fator de qualidade e resolução espacial, visando o desenvolvimento de novas arquiteturas fotônicas para otimização destes parâmetros.

The aim of this project is design photonic structures to enhance optical abosrption in low cost organic solar cells.

Funding Agency:: EPSRC Global Challenges Research Fund Institutional Sponsorship Awards 2016 (UK)

A manipulação e controle da propagação de fótons é de crucial importância em dispositivos optoeletrônicos. Nano-estruturas fotônicas podem ser utilizadas para controlar e modificar feixes de luz, bem como aprisionar fótons. Este projeto de pesquisa propõe utilizar nano-estruturas fotônicas em duas frentes de pesquisa distintas, sendo a primeira o aprisionamento de fótons em células fotovoltaicas do tipo tandem e a segunda o acoplamento unidirecional de luz em guias de ondas, visando aplicações em concentradores solares.

The aim of this project is design a photonic sensor to detect E. Coli in water.

Funding agency: EPSRC Global Challenges Research Fund Institutional Sponsorship Awards 2016 (UK).

Este trabalho tem por objetivo a investigação, desenvolvimento de arquiteturas e modelagem de estruturas nano-fotônicas para controle de luz em dispositivos optoeletônicos e sensores. O projeto seguirá uma inovadora abordagem recém proposta baseada na manipulação do espectro de Fourier das nanoestruturas para a otimização da manipulação em diferentes aplicações. Esta nova abordagem, chamada de nanoestruturas quase-aleatórias, combina as vantagens de estruturas desordenadas e amorfas com as vantagens de cristais fotônicos, abrindo um novo leque de opções para manipulação de luz com aplicações em várias áreas, incluindo captação de luz em células solares e bio-sensores fotônicos. O foco do trabalho será no aprisionamento de luz em células solares, manipulação de emissão de luz, projeto de bio-sensores fotônicos baseados em redes de difração e estruturas plasmônicas suportando luz lenta. As estruturas mais bem sucedidas poderão ser implementadas em colaborações com universidades britânicas.