Design and optimization of nanoantennas for nano-optical applications

Bu çalışmada, plazmonik nanoanten yapılarının optik frekanslarında yüksek güç artırımı kabiliyetinin elde edilmesi doğrultusudan tasarımları ve benzetimleriyle birlikte, nanoantenlerin görüntüleme ve algılama uygulamaları için kullanılması sunulmuştur. Malzeme, frekans, geometri ve boyut gibi birçok parametreye bağlı olan nanoantenlerin plazmonik özellikleri, çeşitli nanoanten yapıların hesaplamalı analizleriyle araştırılmıştır. Elektromanyetizma problemlerinin sayısal çözümleri plazmonik nesneler için uygun olan yüzey integral denklemi formülasyonlarıyla gerçekleştirilirken, gerektiğinde benzetimlerin hızlandırılması çok seviyeli hızlı çoklu kutup algoritması ile sağlanmıştır. Kesikli yapılar ve şekil optimizasyonu ile elde edilen özgün geometriler de dahil olmak üzere çeşitli nanoanten tasarımları ele alınmış, bu yapılar hem birbirleriyle hem de literatürdeki mevcut tasarımlarla karşılaştırılmıştır. Sayısal analizler, frekansa bağlı olarak, farklı nanoanten tasarımlarının üstün özelliklerini göstermektedir. Nanoantenlerin pratik olarak kullanıldığı uygulamalara örnek olarak, parçacık algılama ve nano-optik görüntüleme için uygun ve optik hassasiyeti yüksek, papyon geometrilerden oluşan plazmonik yapılar tasarlanmıştır. Bu kapsamda, farklı şekil, boyut ve elektriksel özelliklere sahip nanoparçacıkların saptanmasının hesaplamalı analizleri sunulmuştur. Sayısal sonuçlar, hem nanoanten dizileriyle hem de iyileştirilmiş nano-delik tasarımlarıyla parçacık algılama ve tanımlamanın mümkün olduğunu göstermektedir.