Characterization of molecular monolayers on photonic nanostructures for integrated THz detectors

[ES] La combinación de la plasmónica y la optomecánica molecular está demostrando ser un campo potencialmente prometedor para el desarrollo de sensores de THz integrados que permiten acoplar esta señal a la del espectro visible, proporcionando un nuevo abanico de oportunidades de diagnóstico prácticamente inocuo para el paciente. La espectroscopia Raman es un aspecto clave en este caso, ya que ofrece la posibilidad de detectar la señal resultante del acople de señales. Por ello, el desarrollo de nuevas metodologías experimentales es esencial para generar y caracterizar las estructuras nanofotónicas que compondrán estos detectores de THz. En este trabajo, se han utilizado dos tipos de moléculas para funcionalizar las superficies plasmónicas, las cuales permiten el acoplamiento de señales en estos rangos de frecuencia. Estas son el Biphenil-4-tiol (BPT) y el 5-amino-2- mercaptobenzimidazole (ABIZ), habiendo desarrollado para esta última nueva técnica de funcionalización de superficies. Para generar las estructuras plasmónicas, se han depositado nanopartículas (NPs) de oro en la superficie de estructuras litografiadas mediante dos metodologías, siendo una de ellas una nueva técnica de transferencia de NPs que se ha denominado \textit{micro-contact printing}. Estas estructuras han sido caracterizadas con éxito mediante distintas técnicas. También se ha ensamblado un nuevo setup experimental para realizar Espectroscopia Raman mejorada por guía de ondas (WERS), lo cual es importante para simular las condiciones de guiado de la onda, así como para caracterizar dichos circuitos. Por ultimo, se han realizado simulaciones para determinar posibles estructuras plasmónicas nuevas que permitan el acoplamiento de las señales.
[CA] La combinacio de la plasm ´ onica i l’optomec ´ anica molecular est ´ a demostrant ser un camp potencial- ` ment prometedor per al desenrotllament de sensors de THz integrats que permeten acoblar este senyal a la de l’espectre visible, proporcionant un nou palmito d’oportunitats de diagnostic pr ` acticament ` innocu per al pacient. L’espectroscopia Raman ` es un aspecte clau en este cas, ja que oferix la pos- ´ sibilitat de detectar el senyal resultant de l’acoble de senyals. Per aixo, el desenrotllament de noves ` metodologies experimentals es essencial per a generar i caracteritzar les estructures nanofot ´ onicas que ´ compondran estos detectors de THz. En aquest treball, s’han utilitzat dos tipus de molecules per a fun- ` cionalizar les superf´ıcies plasmoniques, les quals permeten l’adaptament de senyals en estos rangs de ` frequ¨encia. Estes s ` on el Biphenil-4-tiol (BPT) i el 5-amino-2-mercaptobenzimidazole (ABIZ), havent ´ desenvolupat per a aquesta ultima una nova t ´ ecnica de funcionalitzaci ` o de superf ´ ´ıcies. Per a generar les estructures plasmoniques, s’han depositat nanopart ` ´ıculas (NPs) d’or en la superf´ıcie d’estructures litografiades per mitja de dos metodologies, sent una d’elles una nova t ` ecnica de transfer ` encia de ` NPs que s’ha denominat micro-contact printing. Estes estructures han sigut caracteritzades amb exit per mitj ` a de distintes t ` ecniques. Tamb ` e s’ha generat un nou setup experimental per a realitzar ´ Espectroscopia Raman millorada per guia d’ones (WERS), la qual cosa ` es important per a simular ´ les condicions de guiat de l’onda, aix´ı com per a caracteritzar els mencionats circuits. Per ultim, ´ s’han realitzat simulacions per a determinar possibles estructures plasmoniques noves que permeten ` l’adaptament de les senyals
[EN] Combining plasmonics and molecular optomechanics is proving to be a potentially promising approach for the development of integrated THz sensors which allow the coupling of this signal to the visible spectrum, providing a new range of diagnostic opportunities that are virtually innocuous for the patient. Raman spectroscopy is a key issue here, as it offers the possibility to detect the resulting signal coupling. Therefore, the development of new experimental methodologies is essential to generate and characterize the nanophotonic structures that will compose these THz detectors. In this work, two types of molecules have been used to functionalize the plasmonic surfaces, which allow the coupling of signals in these frequency ranges. These are Biphenyl-4-thiol (BPT) and 5-amino-2-mercaptobenzimidazole (ABIZ), having developed a new surface functionalization technique for the latter. In order to generate the plasmonic structures, gold nanoparticles (NPs) have been deposited on the surface of lithographed structures by two methodologies, one of them being a new NPs transfer technique called micro-contact printing. These structures have been successfully characterized using different techniques. A new experimental setup has also been assembled to perform Waveguide Enhanced Raman Spectroscopy (WERS), which is important to simulate the wave-guiding conditions, as well as to characterize such circuits. Finally, simulations have been performed to determine possible new photonic nanostructures for signal coupling.