nanophotonics

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nanophotonics

• curriculum

2
Programma

• Introduzione cose la nanofotonica
• Alcuni esempi
• Cosa facciamo a Trento
• Programma curriculum
• alcuni esempi di tesi

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Programma

• Introduzione cose la nanofotonica
• Alcuni esempi
• Cosa facciamo a Trento
• Programma curriculum
• alcuni esempi di tesi

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From www.nano.gov
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What is Nanophotonics?Science of Light-Matter
Interaction at Nanometer scale (lt 1 micron to 1
nm)
6
What is nanophotonics?
Nanoscience/nanotechnology creation of
useful/functional materials and devices through
control of matter on the nanometer length scale
and exploitation of novel phenomena and
properties at that length scale
Photonics is the technology and science of light
generation, handling and control
Self-assembly
photodetectors
sputtering
Left-handed materials
PECVD
Quantum dots
modulators
plasmonics
MEMS
TEM
biomimetics
switches
Photonic crystals
Plasma etchingRIE,ICP
Photonic crystal fibers
NSOM
Add/drop filters
SEM
Lasers/LEDs
Carbon nanotubes
AFM
X-ray lithography
MBE
sensors
polymers
Nanophotonics is the interface between the two
with optical materials patterned on
wavelength-size scales or smaller.
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• Nanophotonics defined by its applications
• communications technology
• lasers
• solid-state lighting
• data storage
• lithography
• (bio-)sensors
• optical computers
• solar cells
• light-activated medical therapies
• displays
• smart materials

Kenniseconomie
Large interest from industry in fundamental
research on nanophotonics
Nanophotonics is a unique part of
physics/chemistry/materials science because it
combines a wealth of scientific challenges with a
large variety of near-term applications.
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Programma

• Introduzione cose la nanofotonica
• Alcuni esempi
• Cosa facciamo a Trento
• Programma curriculum
• alcuni esempi di tesi

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Programma

• Introduzione cose la nanofotonica
• Alcuni esempi
• Cosa facciamo a Trento
• Programma curriculum
• alcuni esempi di tesi

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Optical fiber
core
cladding
shielding
11
Optical fiber long distance communication
12
Length scales in photonics
1 mm
km
5 ?m
1 ?m ?
10 ?m
13
Merging optics and electronicsrequires nanoscale
optics
40 nm
14
Planar optical waveguide
1 mm
15
Photonic integrated circuits on silicon
SiO2/Al2O3/SiO2/Si
1 mm
Al2O3 technology by M.K. Smit et al., TUD
16
Optical clock distribution on a Si microprocessor
Photonics on silicon
Intel Website
17
Computer interconnects hierarchy
Mihail M. Sigalas, Agilent Laboratories, Palo
Alto, CA
http//www.ima.umn.edu/industrial/2002-2003/sigala
s/sigalas.pdf
18
Nanophotonics exampleslight trapping in solar
cells by metal nanoparticles
http//www.erbium.nl/
19
Nanophotonics exampleslarge-area fabrication of
photonic nanostructures
Marc Verschuuren, Philips Research
20
Nanophotonics examplesLight emission from
quantum dots
21
Nanophotonics examplesEnergy transfer in
quantum dot / Er system
22
Nanophotonics examplesControlled spontaneous
emission in photonic crystals
Willem Vos
23
Examples of Nanophotonics

• Iridescent colors on butterfly wings are due to
  Photonic-Crystals. i.e. Stacks of Nanoscale
  Gratings

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Metal Nanoparticles Enhance Raman Scattering
Signals by several orders of magnitude
This Effect is called Surface Enhanced Raman
Scattering (SERS)
25
Bioimaging with Nanoparticles
Nanoparticles are also used for bioimaging by
non-optical techniques like Magnetic Resonance
Imaging (MRI), Radioactive Nanoparticles as
tracers to detect drug pathways or imaging by
Positron Emission Tomography (PET), and
Ultrasonic Imaging. For MRI, the magnetic
nanoparticles could be made of
oxide particles which are coated with some
biocompatible polymer. Newer Nanoparticle
Heterostructures have been investigated which
offer the possibility of imaging by several
techniques simultaneously. An example is Magnetic
Quantum Dot.
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Programma

• Introduzione cose la nanofotonica
• Alcuni esempi
• Cosa facciamo a Trento
• Programma curriculum
• alcuni esempi di tesi

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Programma

• Introduzione cose la nanofotonica
• Alcuni esempi
• Cosa facciamo a Trento
• Programma curriculum
• alcuni esempi di tesi

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Nanoscience Laboratory

• Silicon laser
• Optical amplifier
• Metamaterials
• Photonic black holes
• Nonlinear optics
• Photovoltaics
• Organic/inorganic hybrids
• Biophotonics
• Optical sensors

29
FONDAZIONE BRUNO KESSLER
NL LABORATORY
UNIVERSITA E LABORATORI ITALIANI
CENTRO CNR
UNIVERSITA E LABORATORI INTERNAZIONALI
AZIENDE
30

• European project
• Photonics and electronics convergence in silicon

31

• European project
• Photonics and electronics convergence in silicon

32

• European project
• Photonics and electronics convergence in silicon

33

• Grandi progetti PAT
• Un microchip per la proteomica

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• Grandi progetti PAT
• Un microchip per la proteomica

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• Grandi progetti PAT
• Un microchip per la proteomica

36

• Grandi progetti PAT
• Un microchip per la proteomica

37

• Progetto europeo
• Rete ottica su di un chip

38

• Progetto europeo
• Rete ottica su di un chip

L

8
R
39

• Progetto europeo
• Fotovoltaico di terza generazione

40

• Progetto europeo
• Fotovoltaico di terza generazione

41

• Progetto europeo
• Rifrazione and riflessione in sistemi dielettrici
  in moto

42

• Progetto europeo
• Rifrazione and riflessione in sistemi dielettrici
  in moto

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General scheme LAUREA MAGISTRALE

• Corsi obbligatori per tutti gli orientamenti
• Nuclear and Subnuclear Physics (Advanced) (6 cfu)
• Physics of Matter (Advanced) (6 cfu)
• Experimental Methods (Advanced) (6 cfu)
• Quantum Mechanics (Advanced) (6 cfu)
• Statistical Mechanics (Advanced) (6 cfu)
• Corsi obbligatori degli orientamenti facenti
  parte del percorso Experimental Physics
• Experimental Physics (Advanced) (6 cfu)
• 1 corso a scelta fra
• Advanced Electronics Laboratory (6 cfu)
• Laboratory of Condensed Matter (6 cfu)
• Laboratory of Energy conversion processes (6 cfu)
• Photonics (6 cfu)
• I corsi relativi agli orientamenti per un totale
  di 24 crediti sono suggeriti da specifici gruppi
  di ricerca
• Lo studente completa il proprio percorso
  formativo con i seguenti corsi/attività comuni ad
  entrambi i percorsi
• corsi a scelta libera (12 cfu)
• attività di tesi (39 cfu)
• attività formative relative alla conoscenza della
  Lingua Inglese focalizzata principalmente sulla 
  qualità della comunicazione dell'attività
  scientifica (3 cfu).

44
(No Transcript)
45
(No Transcript)
46
(No Transcript)
47
(No Transcript)
48
(No Transcript)
49
(No Transcript)
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Programma

• Introduzione cose la nanofotonica
• Alcuni esempi
• Cosa facciamo a Trento
• Programma curriculum
• alcuni esempi di tesi

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Programma

• Introduzione cose la nanofotonica
• Alcuni esempi
• Cosa facciamo a Trento
• Programma curriculum
• alcuni esempi di tesi

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• Mattia Mancinelli
• Caratterizzazione di sequenze di risonatori
  accoppiati in ottica integrata in silicio
• Christian Schuster
• Fabbricazione e caratterizzazione di celle
  fotovoltaiche a nanocristalli di silicio
• Elisa Borga
• Generazione di seconda armonica in guide donda a
  silicio sotto strain
• Giuliana Fugaro
• Caratterizzazione del layer fotonico in un chip
  per la rilevazione di proteine