Modelagem numérica de sensores plasmônicos SPCE de 3 e 4 camadas usando o COMSOL em ambiente 2D

Sensores ópticos baseados em ondas SPP são conhecidos como sensores de Surface Plasmon Resonance - SPR. Estes dispositivos fotônicos detectam variações do índice efetivo de refração de uma estrutura multicamada por meio da interação da onda plasmônica excitada na interface metal-dielétrico com as amostras do material a ser analisado na superfície do sensor. Sensores SPR podem ser utilizados para detecção de espécies químicas, biológicas, monitoramento de nanoparticulas e etc. Neste trabalho, apresenta-se a análise teórica de um sensor SPR na configuração SPCE com 3 e 4 camadas, onde o processo de re-emissão das nanoparticulas (ou analitos) são modelados por dipolos infinitesimais sobre a superfície do sensor, em um comprimento de onda λ = 633 nm ou na faixa óptica. É usado o Software COMSOL Multiphysics® para analisar numericamente, pelo método dos elementos finitos, a resposta eletromagnética dos modelos equivalentes do sensor SPCE com 3 e 4 camadas em 2D. A análise no COMSOL utiliza o método dos elementos finitos para calcular os campos próximo e distante, onde os resultados são validados através de outros resultados obtidos por outras referências. A validação e análise dos resultados para o sensor de 4 camadas 2D é feita pela comparação com resultados experimentais de um sensor na configuração Kretschmann. Todos os resultados obtidos tiveram boa concordância, provando a eficácia dos modelos criados no Software e a reciprocidade eletromagnética das duas configurações de sensores SPR.