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Colóquio da pós-graduação - Luiz H. G. Tizei (U. Paris-Saclay, França)
Quinta-feira, Outubro 20, 2022, 16:00
por Luciana Vechi de Carvalho
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Título: Espectroscopias eletrônicas para a nano-ótica

Luiz H. G. Tizei

U. Paris-Saclay, CNRS, Laboratoire de Physique des Solides, Orsay, France

As espectroscopias com elétrons livres e rápidos (~100 keV de energia cinética) resultaram em enormes avanços para nano-óptica [1]. Para excitações em fase com o campo do elétron incidente como, por exemplo, plasmons de superfície, a espectroscopia de perda de energia de elétrons (EELS) é um análogo da extinção ótica e a catodoluminescência (CL) um análogo da difusão ótica [2]. Para excitações "incoerentes" EELS também mede a extinção ótica para materiais atomicamente finos [3,4,5], enquanto a CL mede espectros semelhantes ao da fotoluminescência fora de ressonância [3].

Apesar dos claros benefícios, como, por exemplo ligação direta com informações estruturais e químicas, resolução espacial em escala atômica e excitação em banda larga, as espectroscopias eletrônicas têm algumas penalidades que limitam suas aplicações à nano-óptica: falta de excitação ressonante e graus de liberdade de polarização, e resolução espectral limitada (EELS). Neste seminário, apresentaremos alguns resultados destas espectroscopias para a nano-ótica e discutiremos como espectroscopias resolvidas temporariamente podem mitigar algumas destas penalidades.

Em particular, a impressionante resolução em energia alcançada com feixes de elétrons (~meV) ainda está a ordens de magnitude distante da necessária para acessar a física dos modos ópticos com fatores de qualidade alto, tais como modos de cavidade em esferas dielétricas [8]. Como proposto há mais de uma década [9], a espectroscopia de ganho de energia eletrônica (EEGS) deve superar facilmente esta limitação. Neste domínio, discutiremos experimentos com EEGS usando defletores de elétrons rápidos (~ns) em um microscópio eletrônico com feixe de elétrons contínuo, permitindo uma resolução em energia equivalente à fornecida lasers. E como exemplo, mostraremos medições de modos de galeria em esferas dielétricas separadas por algumas centenas de µeV [10].

[1] F. J. García de Abajo, Rev. Mod. Phys. 82, 209 (2010).

[2] A. Losquin, et al., Nano Lett. 15, 1229 (2015).

[3] N. Bonnet, et al., Nano Lett. 21, 10178 (2021).

[4] F. Shao, et al., Phys. Rev. Mater. 6, 074005 (2022).

[5] S. Y. Woo, et al., in preparation (2022).

[6] Y. Auad, et al., Ultramicroscopy 239, 113539 (2021).

[7] N. Varkentina, et al., Sci. Adv. in press (2022).

[8] Y. Auad, et al., Nano Lett. 22, 319 (2022).

[9] F. J. García de Abajo and M. Kociak, New J. Phys. 10, 073035 (2008).

[10] Y. Auad et al., in preparation (2022).

 

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