AVALIAÇÃO DE DESEMPENHO DE SENSOR PLASMÔNICO BASEADO EM NANOILHAS DE OURO.
LSPR; Nanoilhas de Ouro; Espectro de Reflectância; Fibra Óptica; Sensores Plasmônicos; Método dos Elementos Finitos
O presente trabalho aborda a avaliação de desempenho de sensores plasmônicos baseados em nanoilhas de ouro fabricadas por deposição de filmes finos seguido de annealing, com foco na análise de sua resposta óptica para aplicações de sensoriamento em fibras ópticas. A metodologia utiliza simulações numéricas pelo Método dos Elementos Finitos (FEM), realizadas no software COMSOL Multiphysics, para investigar a ressonância de plásmons de superfície localizados (LSPR) em nanoestruturas metálicas. O trabalho é desenvolvido em três etapas principais: a fundamentação teórica sobre a física da resposta plasmônica, incluindo o modelo de Drude, a teoria de Mie e a dependência do LSPR com tamanho, forma e índice de refração do meio; a validação do modelo numérico através da comparação com resultados analíticos da teoria de Mie para nanoesferas de ouro; e a modelagem computacional de nanoilhas de ouro em configurações de célula unitária e arranjos periódicos, utilizando parâmetros geométricos extraídos de imagens de microscopia eletrônica de varredura (SEM) de estruturas experimentais. Foram realizadas simulações variando o raio das nanoilhas de 10 a 40 nm e o índice de refração do meio externo de 1,3 a 1,4; permitindo o cálculo de espectros de extinção e reflectância. Os resultados mostraram que a sensibilidade do sensor aumenta com o crescimento do raio das partículas, atingindo valores de até 120 nm/RIU para a seção de choque de extinção e 83,3 nm/RIU para o espectro de reflectância em arranjos periódicos. Além disso, propõe-se um critério alternativo de sensibilidade baseado na variação de intensidade do espectro de reflectância, demonstrando que a configuração periódica, o tamanho das nanoilhas e a distribuição do campo próximo influenciam diretamente a figura de mérito (FoM) e o desempenho do dispositivo sensor.