Domande d'esame VERIFICATO
Domande esame di Nanostructured Materials
Politecnico di Milano materials engineering and nanotechnology - ingegneria dei materiali e delle nanotecnologie 2020
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Di cosa parla
- **Confinamento e Onde:** Confronto elettroni-fotoni, equazioni di Helmholtz e Schrödinger, vettore d'onda elettromagnetico. Barriera di potenziale: effetti dell'energia, controparte ottica FTIR e applicazioni.
- **Plasmoni e Plasmonica:** Spiegazione dei plasmoni (vettore d'onda immaginario), modello di Drude (relazione ε-ωp, indice di rifrazione immaginario). Trasparenza dei metalli sopra ωp e relazione di dispersione. Significato di ωp (frequenza di plasma, bulk plasmon), condizioni sotto ωp. Applicazioni dei plasmoni di superficie (guide d'onda, confinamento sub-lunghezza d'onda). Soluzione per problemi di piegatura delle fibre ottiche con localized surface plasmons. Eccitazione dei plasmoni di superficie (phase matching). Confinamento della luce sotto la lunghezza d'onda con cristalli fotonici e difetti di linea (es. Bragg reflector).
- **Dettagli Plasmonici:** Cosa sono i plasmoni, come superano il limite di diffrazione. Generazione dei plasmoni di superficie. Plasmoni nelle nanoparticelle: condizioni, origine del campo elettrico (polarizzazione delle cariche), necessità di metalli, confronto con semiconduttori (manifestazioni quantistiche).
- **Fenomeni Quantistici e Optoelettronica:** Vantaggio e confronto tra quantum dots e quantum wells (DOS, lunghezza spettrale, densità di stati). Iniezione di elettroni in un quantum dot in un laser. Miglioramento dei laser a diodi (da quantum well a double heterostructures). Modelli di Lorentz e Drude per l'indice di rifrazione e il band gap.
- **Spettri e Dispersione:** Spettri di assorbimento bulk e confinato (eccitoni). Discussione sugli eccitoni. Quantum cascade (discretizzazione stati, sub-bande con potenziale esterno). Diodo risonante e spettro (riflessione). Schema a 4 livelli dei laser.
- **Riflessione e Confinamento:** Confronto tra riflessione esterna ed interna (fibre ottiche), onda evanescente, FTIR, confinamento della luce. Relazione di dispersione (Drude/Lorentz e caso reale), vettori d'onda, quasi-bound modes.