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metadata.dc.type: Trabalho de Conclusão de Curso - Graduação
Title: Modelagem numérica de sensores plasmônicos SPCE de 3 e 4 camadas usando o COMSOL em ambiente 2D
metadata.dc.creator: COSTA, Maikon Sanches da
metadata.dc.contributor.advisor1: COSTA, Karlo Queiroz da
metadata.dc.contributor.advisor1ORCID: https://orcid.org/0000-0003-4393-3217
metadata.dc.contributor.advisor-co1: CRUZ, André Felipe Souza da
Issue Date: 27-Aug-2021
Citation: COSTA, Maikon Sanches da. Modelagem numérica de sensores plasmônicos SPCE de 3 e 4 camadas usando o COMSOL em ambiente 2D. Orientador: Karlo Queiroz da Costa; Coorientador: André Felipe Souza da Cruz. 2021. 72 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Elétrica) – Campus Universitário de Tucuruí, Universidade Federal do Pará, Tucuruí, 2021. Disponível em: https://bdm.ufpa.br:8443/jspui/handle/prefix/3511. Acesso em:.
metadata.dc.description.resumo: 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.
Abstract: Optical sensors based on SPP waves are known as Surface PlasmonResonance - SPR sensors. These photonic devices detect variations in the effective refractive index of a multilayer structure through the interaction of the plasmonic wave excited at the metal dielectric interface with samples of the material to be analyzed on the sensor surface. SPR sensors can be used for detection of chemical and biological species, monitoring of nanoparticles and so on. In this work, the theoretical analysis of an SPR sensor in SPCE configuration with 3 and 4 layers is presented, where the re-emission process of nanoparticles (or analytes) are modeled by infinitesimal dipoles on the sensor surface, in a length of wave λ = 633 nm or in the optical range. COMSOL Multiphysics® Software is used to numerically analyze, by the finite element method, the electromagnetic response of the SPCE sensor equivalent models with 3 and 4 layers in 2D. The analysis in COMSOL uses the finite element method to calculate the near and far fields, where the results are validated through other results obtained by other references. The validation and analysis of the results for the 2D 4-layer sensor is done by comparing with experimental results for a sensor in the Kretschmann configuration. All results obtained had good agreement, proving the effectiveness of the models created in the Software and the electromagnetic reciprocity of the two configurations of SPR sensors.
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
Keywords: Plasmônica
Sensores plasmônicos
Sensor SPCE
Modelagem numérica
Modelagem de estruturas multicamadas
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
metadata.dc.source.uri: Disponível na Internet via Sagitta
Appears in Collections:Faculdade de Engenharia Elétrica - FEE/CAMTUC

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