Medidas de Excitação Plasmônica em Filmes de Ouro e de Prata

Introdução Plasmônica é um campo da ciência que estuda a interação de radiação eletromagnética com os elétrons livres em uma superfície metálica. No caso de filmes finos metálicos o método experimental mais utilizado para excitação óptica de plasmons é a configuração de Kretschman que utiliza vetor de onda viajando em meio dielétrico como o vidro, para excitar o movimento eletrônico na interface metal / meio externo (ar, líquido etc). A montagem utilizada para esse método se baseia em uma fonte de luz polarizada que incide em um prisma com uma superfície metálica enquanto o sinal refletido é caracterizado com um detetor ou espectrômetro. Podemos reconhecer a excitação do modo plasmônico observando um vale na curva de refletividade (figs 1 e 2). A técnica de excitação plasmônica pode ser empregada para estudos de fenômenos de superfície, monitorando a medida da mudança de índice de refração Por ser capaz de fazer este monitoramento ela vem sendo utilizada no desenvolvimento de sensores ópticos. O objetivo deste trabalho é fazer testes em amostras volumétricas para desenvolver sensores plasmônicos baseados na mudança de índice de refração. Resultados e Discussão A configuração experimental consiste de uma fonte de espectro visível (400 nm 800 nm) para as medidas de comprimento de onda variável e um laser de He-Ne em 543 ou 633 nm para as medidas em que variamos o ângulo de incidência. As amostras utilizadas são baseadas em um semi-cilindro de vidro BK-7 com filme nanométrico de ouro sobre camada de adesão de titânio ou cromo e outro com filme de prata. As medidas da refletividade versus ângulo de incidência foram realizadas com laser com polarização p. Sinal medido pelo detector era adquirido por um computador que também controlava a rotação da amostra com passo mínimo de 0,005 graus. Figura 1 mostra resultados típicos para a amostra com ouro (lado esquerdo) e prata (lado direito) ao se mudar o meio externo ao filme metálico. Neste caso as amostras tem espessuras nominais de 30 nm ouro sobre 3 nm titânio (fig.1a) e 50 nm de prata (fig.1b). Medidas experimentais destas espessuras estão sendo realizadas pelo grupo [1] Nota-se que o aumento do índice de refração de ar para água e álcool desloca o ponto de mínima refletância – ângulo de excitação de plásmon – para maiores ângulos. Figura 1. Refletância versus ângulo de incidência para filmes em três diferentes meios externos. A) filme de Ouro B) filme de Prata