Dispositius nanoplasmònics basats en polaritons anti-simètrics per apliacacions biosensores i nanofotòniques

Presentem un estudi teòric comparatiu de les sensibilitats en volum dels sensors d’índex de refracció basats en polaritó de plasmó superficial (SPP) i en ressonància localitzada de plasmó superficial (LSPR). Els resultats demostren que el sensor SPP, àmpliament conegut i comercialitzat, ofereix una major sensibilitat en volum comparada amb la del sensor LSPR, estant aquest últim basat en l’ús de nanorods d’or. A més, la figura de mèrit del sensor LSPR, emprada per a analitzar la seva capacitat sensora, exhibeix una regió sensora òptima quan la longitud d’ona de ressonància es troba propera a 700 nm.

Modelització de les propietats òptiques de partícules metàl•liques en matriu dielèctrica

En el marc del projecte "Modelització de les propietats òptiques de partícules metàl•liques en matriu dielèctrica" s'han desenvolupat un conjunt d'eines numèriques que permeten avançar en l'ús de l'espectroscòpia òptica per a l'obtenció d'informació morfològica de materials compostos consistents en partícules metàl•liques en matriu dielèctrica. S'han implementat esquemes numèrics per a calcular les propietats òptiques de materials compostos on les partícules poden presentar una distribució de mides i formes i diferent graus d'ordenament espacial. Les simulacions s'han realitzat a dos nivells: i) amb l’aproximació quasi-estàtica, que permet descriure el comportament d'aquests materials en termes de constants òptiques efectives i ii) amb càlculs electrodinàmics exactes, que han servit per avaluar la validesa de l’aproximació anterior i que han permès d'estudiar la interacció de partícules amb feixos de llum focalitzats o amb polarització no homogènia. A través de l’anàlisi d'aquestes simulacions, s'han desenvolupat models senzills que permeten parametritzar la influència de diferents quantitats físiques en el comportament òptic del material. Aquests models s'han implementat en un programari de càlcul que permeten trobar el valor òptim dels paràmetres físics d'interès mitjançant l'ajust d'espectres òptics. Els models s'han avaluat amb l'anàlisi de dades experimentals subministrades per altres laboratoris.

Bulk-plasmon dispersion relations in metals

Using an extended-random-phase-approximation sum-rule technique, we have investigated the bulk-plasmon dispersion relation, incorporating in a simple way exchange and correlation effects within the jellium model. The results obtained are compared with recent experimental findings. The key role played by exchange and correlation effects in improving the agreement between theory and experiment is stressed. The static polarizability has also been calculated as a function of q. The formulas can be easily modified to incorporate band-structure effects (through an intraband electron effective mass) and core-polarization effects (through a static dielectric constant).

Static dipole polarizability of alkali-metal clusters: Electronic exchange and correlation effects

Nonlocal approximations for the electronic exchange and correlation effects are used to compute, within density-functional theory, the polarizability and surface-plasma frequencies of small jelliumlike alkali-metal clusters. The results are compared with those obtained using the local-density approximation and with available experimental data, showing the relevance of these effects in obtaining an accurate description of the surface response of metallic clusters.

Comment on the plasmon model for image-potential-induced surface states

Calculations of the binding energy of bound positron states in metal surfaces, with explicit inclusion of plasmon dispersion and single-particle effects, are presented. The binding energy is greatly reduced with respect to the undispersed case.

Semiclassical image potential at a solid surface

A surface dielectric function of a semi-infinite plane-bounded metal is defined in the spirit of the plasmon-pole dielectric function of the bulk. It is modeled in such a way that the surface-plasmon dispersion relation is recovered for small momentum transfer. This function is employed to compute the image potential at all distances outside the surface. Interaction with bulk modes is neglected for simplicity and clarity. The interaction of a massive point charge with a metal surface is also considered in the context of a boson model for surface-plasmon excitation. We present a new definition of the image potential for this case.

Multipole surface-plasmon modes on simple metals

The average multipole surface-plasmon energy for simple metals, as well as that of ordinary surface and bulk plasmons, is obtained using energy-weighted moments of the electronic response to sufficiently general external perturbations. A local approximation of exchange and correlation effects is used within a jellium model. Band-structure effects are incorporated through an effective electronic mass. Taking advantage of the transparency of the method, we analyze under what circumstances such modes might be observable. It is shown that due to an interplay between Coulomb and kinetic energies, the multipole modes become unobservable for increasing values of the transferred momentum (q) parallel to the surface. The value of q at which the multipole mode becomes unobservable is much smaller than the cutoff value for Landau damping. The effect of the electronic surface diffuseness is also analyzed. We compare our results with previous density-functional calculations and with recent experimental data for Na, K, and Cs.

Overview of molecular interactions using Biacore

Surface Plasmon Resonance (SPR) technology is a powerful tool for studying a wide range of different putative interactions. This kind of optical biosensors allow to obtain (in real time and without labelling)quantitative and qualitative information about the kinetics of the surfacebindingprocess. The most critical points to keep in mind when using the technique are presented, as well as practical examples of applications.