Vai al contenuto| Home page|

   Ti trovi in: HOME »Programmi, progetti e risultati »I progetti »PRIN - Programmi di ricerca di Rilevante Interesse Nazionale»Programma di ricerca
INIZIO_TESTO_DA_INDICIZZARE

PROGRAMMA DI RICERCA 2005

italiano - english
Programmi di ricerca simili:
Classificazione scientifico-disciplinare
Classificazione brevettuale
  • ELECTRICITY
    • BASIC ELECTRIC ELEMENTS
      • DEVICES USING STIMULATED EMISSION
      • WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE (operating at optical frequencies G02B; aerials H01Q; [N: modulating electromagnetic waves in transmission line, waveguide, cavity resonator or radiation field of aerial H03C7/02]; networks comprising lumped impedance elements H03H)
    • BASIC ELECTRONIC CIRCUITRY
      • IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS (measuring, testing G01R; arrangements for producing a reverberation or echo sound G10K15/08; impedance networks or resonators consisting of distributed impedances, e.g. of the waveguide type, H01P; control of amplification, e.g. bandwidth control of amplifiers, H03G; tuning resonant circuits, e.g. tuning coupled resonant circuits, H03J; networks for modifying the frequency characteristics of communication systems H04B)
Classificazione geografica
Bibliografia
[1] K.E.Peterson, “Silicon as a mechanical material”, IEEE proceedings 70, 420-457 (1982).
[2] Y.Uenishi, H.Tanaka and H.Ukita, “Characterzation of AlGaAs microstruscture fabricated by AlGaAs/GaAs micromachining”, IEEE Trans. Electron Devices, 41, 1778-1783 (1994).
[3] R.P.Ribas, J.L.Leclercq, J.M.Karam, B.Courtois and P.Viktorovitch “Bulk micromachining characterization of 0.2 mu HEMT MMIC technology for Ga As MEMS design”, Mater. Sci Eng.B, 51, 267-273 (1998).
[4] P.O.Vaccaro, H.Ohnishi and K.Fujita, “A light-emitting device using a lateral junction grown by molecular beam epitaxy on GaAs (3 1 1)A-oriented substrates”, Appl. Physics Lett., 72, 818-820 (1998).
[5] J.W.Gardner, Microsensors, Wiley, Cichester, 1994.
[6] N.Maluf, An Introduction to Microelectromaechanical Systems Engineering, Artech House Publishers, Boston, London, 2000.
[7] Issue on Microoptoelectromechanical Systems (MOEMS), IEEE Journ. Select. Topics of Quantum Electronics, 5, (1999).
[8] Issue on Optical Microsystems, IEEE Journ. Select. Topics of Quantum Electronics, 10, (2004)
[9] T.Kenny, “Nanometer-scale Force Sensing with MEMS Devices”, IEEE Sensors Journal, 1, 148-157 (2001).
[10] J.A.Harley, “High-sensitivity piezoresistive cantilevers under 1000 A thick, Appl.Phys. Lett., 75, 289-291 (1999).
[11] A.N.Cleland and M.L.Roukers, “A nanometer-scale mechanical electrometer”, Nature, 392, 160-162 (1998).
[12] S.B.Waltman and W.J.Kaiser, “An electron tunneling sensor, Sens. Actuators, 19, 201-210 (1989)
[13] M.Izutzu, A.Enokihara.T.Sueta, “Integrated Optical Temperature and Humidity Sensors”, J. of Lightwave Techn. LT-4, pp.883-836.
[14] C.H.Bulmer, “Integrated Optical Sensors in Lihium Niobate”, Optics News, 20-23, (1988).
[15] M.Tabib-Azar,” Integrated Optics, Microstructures and sensors”, Kluwer Academic Publishers, Norwell, MA, 1995.
[16] D.Rugar, H.K.Mamin and P.Guethehner, “Improved fiber-optic interferometer for atomic force microscsope”, Appl.Phys.Lett., 55, 2588-2590 (1989).
[17] R.G.Heideman, R.P.H.Kooyman, J.Greve, “Performance of a highly sensitive optical waveguide Mac-Zehnder interferometer immunosensor”, Sensors and Actuators B, 10, 209-217, (1993).
[18] D.Wagner et al.J. Micromech. Microeng., 4, 3539 (1994).
[19] A.D’Orazio, M.De Sario, G.Ficarella, D.Grando, V.Petruzzelli, F.Prudenzano, “Design and demonstration of interferometric integrated-optic sensors in Ti:LiNbO3 Waveguides”, Fiber and Integrated Optics, 16, 369-386, (1997).
[20] M.Ohkawa, K.Hasebe, C.Nishikawi, S.Sekine, T.Sato, “Integrated optic pressure sensor using intermodal interference between two mutual orthogonal guided modes”, Optical Review, 7, 144-148, (2000).
[21] M.Ohkawa, K.Hasebe, T.Sato, “Relationship between sensitivity and waveguide position on the diaphragm in integrated optic sensor based on the elasto-optic effect”, Applied Optics, 41, 5016-5021, (2002).
[22] A.Lloblera et al. IEEE Phot. Tech.lett, 16, 233, (2004).
[23] E.Yablonovitch, “Photonic band-gap structures”, J. of Optical Society of America B, 19, 283-295, (1997).
[24] J.D.Joannopoulos, R.D.Meade, J.N.Winn, “Photonic Crystals-Molding the flow of Light”, Princeton University press, (1995).
[25] S.Noda, A.Chutinan, M.Imada, Nature, 407, 608, (2000).
[26] E.Yablonovitch, Phys.Rev.Lett., 58, 2059 (1987)
[27] A.Mekis, J.C.Chen, I.Kurland S.Fan, P.R.Villeneuve and J.D.Joannopoulos, Phys.Rev.Lett., 77, p.3787, (1996).
[28] A.A.Erchack, D.J.Ripin, S.Fan, J.D.Joannoupolos, E.P. Ippen, G.S.Petrich and L.Kolodzjeski, “Enhanced coupling to vertical radiation using a two-dimensional photonic crystal in a semiconductor light emitting diode”, Appl.Phys.Lett., 78, 563-565, (2001)
[29] M.Meier, A.Mekis, A.Dodabalapur, A.Timko, R.E.Slusher and J.D.Joannopoulos, “Laser action from two-dimensional distributed feedback in photonic crystals”, Appl. Phys. Lett., 74, 7-9, (1999).
[30] M.Koshiba, “Wavelength division multiplexing and demultiplexing with photonic crystal waveguide couplers”, J.Lightwave Tech. 19, 1970-1975, (2001).
[31] S.G.Jonson, S.Fan, P.R.Villeneuve, J.D.Joannopoulos, and L.A.Kolodzjeski, “Linear waveguides in photonic crystal slabs”, Phys. Rev. B, 62, 8212-8222 (2000).
[32] O.Painter, R.K.Lee, A.Scherer, A.Yariv, J.D.O’Brien, P.D.Dapkus and I.Kim, Science, 284, p.1819, (1999).
[33] A.Locatelli, D.Modotto, D.Paloschi, C.De Angelis, “All optical switching in ultrashort photonic crystal couplers”, Optics Communications, 237, 97-102, (2004).
[34] A.Mekis, A.Dodabalapur, R.E.Slusher, J.D.Joannopolous, “Two-dimensional photonic crystal couplers for unidirectional light output”, Opt.Lett. 25, 942-944 (2000).
[35] S.Fan and J.D.Joannopoulos, “Analysis of guided resonances in photonic crystal slabs”, Phys. Rev. B, 65, 235112-1/8, (2002).
[36] E.A.Camargo, H.M.H.Chong,and R.M.De La rue, Optic. Express, 12, p.588, (2004).
[37] T.Baba, M.Shiga, K.Inoshita and F.Koyama, Electronics Letters, 39, p.1516, (2003)
[38] A.Sharkawi, S.Shi, D.W.Prather and R.A.Soref, Optics Express, 10, p.1048, (2002).
[39] S.W.Leonard, J.P. Mondia, H.M.van Driel, O.Toader, S.John, K.Bush, A.Birner, U.Gosele, V.Lehmann, Phys. Rev. B, 61, p.2389, (2000).
[40] W.Hopman, P.Pottier, D.Yudistra, J. van Lith, P.Lambeck, R.De La Rue, A.Driessen, J.W.M.Hoestra, R.de Ridder: “Quasi-one-dimensional photonic crystal as compact building block for refractometric optical sensors”, IEEE J.of Selected Topics in Quantum Electronics, 11, 11-16, (2005).
[41] M.Sandrock, M.Wiggins, J.Shirk, H.Tai, A.Ranade, E.Baer, H.Hiltner, “A widely tunable refractive index in a nanolayered photonic material”, Applied Physics Letters, 84, 3621-3623, (2004).
[42] E.Chow, A.Grot, L.W.Mirkarimi, M.Sigalas G.Girolami, “Ultracompact biochemical sensor built with two-dimensional photonic crystal microcavity”, Optics letters, 29, 1093-1095, (2004).
[43] Y.L.Hoo, W.Jin, H.L.Ho, D.N.Wang, “Measurements of gas diffusion coefficient using photonic crystal fiber”, IEEE Photonics Technology Letters, 15, 1434-1436, (2003).
[44] G.Pickrell, W.Peng, A.Wang, “Random-hole optical fiber evanescent-wave gas sensing”, Optics Letters, 29, 1476-1478, (2004).
[45] T.Ritari, J.Tuominen, H.Ludvigsen, J.C.Petrsen, T.Sorensen, T.P.Hansen: “Gas sensing using air-guiding photonic bandgap fibers”, Optics Express, 1”, 4080-4087, (2004).
[46] S.Rajic, J.C.Corbeil, P.G.Datskos, “Feasibility of tunable MEMS photonic crystal devices”, Ultramicroscopy, 97, 473-479, (2003).
[47] W. Suh, M.F.Yanik, O.Solgaard and S.Fan, “Displacement-sensitive photonic crystal structures based on guided resonance in photonic crystal slabs”, Appl.Phys.Lett., 82, 1999-2001 (2003).
[48] C.Kee, S.Han,K.B.Yoon, C.Choi, H.K.Sung, S.S.Oh, H.Y.Park, S.Park, H.Schift, Appl.Phys.Lett. 86, 051101 (2005)
[49] C.Liguda et al., Appl. Phys.Lett. 78, 17 (2001), 2434
[50] J.Li et al., Chemical Physics Letters, 390,285–289, (2004).
[51] D.Pisignano, G. Gigli, P.Visconti, T.Stomeo, M.De Vittorio, G.Barbarella, L.Favaretto and R Cingolani, Nanotechnology 15, 766–770, (2004).
Parole Chiave
SENSORI; STRUTTURE A BANDA FOTONICA PROIBITA; NANOTECNOLOGIE; DISPOSITIVI OTTICI INTEGRATI; GUIDE D'ONDA; MATERIALI OTTICI; CAMPI ELETTROMAGNETICI

Nanosensori a banda fotonica proibita

Politecnico di Bari
Abstract
Lo scopo principale della proposta "Nanosensori a banda fotonica proibita" svolta in collaborazione dalle Unità di Ricerca delle Università di Brescia, di Lecce e del Politecnico di Bari è dimostrare la fattibilità di un sensore di pressione a banda fotonica proibita. Il principio di funzionamento di un sensore a banda fotonica proibita (PBG) si basa sulla possibilità di sintonizzare le lunghezze d'onda di funzionamento di dispositivi PBG modificando l'indice di rifrazione dei materiali che costituiscono il cristallo fotonico. E' stato dimostrato che è possibile indurre un cambiamento dell'indice di rifrazione attraverso l'effetto termo-ottico, l'effetto di carrier-plasma e attraverso l'effetto elettro-ottico. Inoltre, la modulazione delle proprietà ottiche del cristallo fotonico è stata ottenuta mediante infiltrazione di polimeri conduttivi, materiali organici e cristalli liquidi. Le proprietà ottiche di una struttura a cristallo fotonico possono anche essere modificate cambiandone i parametri geometrici. Questo obiettivo può essere raggiunto se i materiali costituenti i cristalli fotonici possono essere piegati, deformati o compressi. In questo caso la cella unitaria del cristallo fotonico e il suo diagramma di dispersione sono modificati e di conseguenza risultano cambiate la trasmittività e la riflettività. La possibilità di modificare dinamicamente i parametri geometrici del cristallo fotonico rende così possibile la realizzazione di dispositivi ottici sensibili >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Antonella D'ORAZIO Politecnico di BARI
Obiettivo del Programma di Ricerca
L'obiettivo della proposta di progetto cofinanziato "Nanosensori a banda fotonica proibita" nata dalla collaborazione tra le Unità di Ricerca dell'Università di Brescia, di Lecce e del Politecnico di Bari è la dimostrazione della fattibilità di sensori di pressione/forza a banda fotonica proibita.
Il programma di ricerca proposto si pone come obiettivi fondamentali:
1) l'identificazione del materiale più efficace per la realizzazione del sensore di pressione a cristallo fotonico;
2) la definizione del tipo di struttura da realizzare: strutture sospese (come ad esempio membrane, ponti, ..) o multistrati o strutture ibride soft;
3) il progetto del sensore di pressione a cristallo fotonico proibito nelle configurazioni proposte dall'Unità di Brescia (lastre a cristallo fotonico) e di Bari (guide d'onda o microcavità a cristallo fotonico);
4) l'analisi delle prestazioni del sensore e confronto tra le due configurazioni proposte;
5) la realizzazione e la caratterizzazione ottica e morfologica delle strutture progettate;
6) l'analisi della architettura complessiva del sensore e relativa caratterizzazione.

Durata
24 mesi
Base di partenza scientifica nazionale o internazionale
Sensoristica, elettronica e nanotecnologia: questi vasti campi di ricerca si stanno sviluppando insieme e nuovi dispositivi caratterizzati da dimensioni sempre più ridotte e che sfruttano la combinazione di materiali e tecnologie differenti [1-4] vengono proposti nei più diversi settori quali chimica, telecomunicazioni, sistemi biologici, interfacce uomo/macchina, sistemi medicali e per la chirurgia miniaturizzati, sensoristica, etc.
L'interesse per i microsensori [5] è aumentato drasticamente negli ultimi anni in quanto essi garantiscono un rapporto costo/prestazioni indubbiamente migliore rispetto alle loro versioni macroscopiche. Un obiettivo della Ricerca negli ultimi anni è stato la fabbricazione di chip monolitici o integrati che non solo agiscano da sensori ma anche da attuatori. In questo senso, il settore dei sistemi microelettromeccanici (MEMS) e microotticoelettromeccanici (MOEMS) si è sviluppato in maniera considerevole e le applicazioni sensoristiche sono sicuramente destinate a crescere sia in ambito accademico sia industriale [6-8]. Le applicazioni MOEMS possono includere sensori di prossimità, trasduttori di sforzo, sensori di campo elettrico e magnetico, di temperatura, deformazioni, pressione, sensori chimici, accelerometri, etc. Ad eccezione dei sensori chimici, la maggior parte dei dispositivi funzionano rilevando forze o spostamenti derivanti da segnali di interesse. Ad esempio, i sensori di pressione rilevano forze applicate su >>>