Metamaterials for sensing applications

Formålet med med dette PhD projekt er eksperimentielt at undersøge sensor potentialet af forskellige metamateriale designs. Metamaterialer er kompositmaterialer bestående af omgivende dielektrisk materiale samt metalstrukturer, som er periodisk arrangeret og mindre end lysets bølgelængde. Projektet er delt op i to dele. Den første del omhandler nanometer tykke sølvlinser. Til forskel fra normale optiske linser, som typisk er lavet af glas, så kan disse sølvlinser opløse strukturer mindre end diffraktionsgrænsen. Sølvlinserne er dog begrænset til nær-feltet, hvor afstandene mellem objekt, linse, og billedplan er mindre en lysets bølgelængde. Superlinse effekten demonstreres ved hjælp af fotolitografisk udlæsning, hvor lysintensiten af en periodisk gitter struktur overføres til et lysfølsomt polymer materiale. Disse superlinser kan blandt andet bruges til ikke-invasiv overflade forstærket spektroskopi såsom Raman spektroskopi. Den anden del af projektet fokuserer på guld ”Split-Ring” Resonatorer (SRR), som er en af de centrale og mest undersøgte optiske metamaterialer. Det er på grund af en simpel analytisk resonans beskrivelse via en elektrisk kredsløbsmodel, og fordi de er enkle at fabrikere. Alle dimensionerne af SRR strukturerne er i nanoskala og den grundlæggende resonans er ved telekommunikations bølgelængder. Resonanspositionen er yderst følsom overfor det lokale dielektriske miljø og vi undersøger potentialet af split-ring resonatorer som refraktometriske sensorer.