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Metasuperfícies Dielétricas Baseadas em Quadrúmeros com Modo Dipolo Toroidal
(Universidade Federal do Pará, 2024-03-26) BARROS, Gabriel Felipe da Silva; DMITRIEV, Victor Alexandrovich; http://lattes.cnpq.br/3139536479960191; https://orcid.org/0000-0002-7715-7300; OLIVEIRA, Rodrigo Melo e Silva de; RODRIGUES, Nilton Rodolfo Nascimento Melo; OLIVEIRA, Cristiano Braga de; ALCÂNTARA, Licínius Dimitri Sá de; ALCÂNTARA NETO, Licínius Dimitri Sá de Alcântara; http://lattes.cnpq.br/4768904697900863; http://lattes.cnpq.br/057360028339129; http://lattes.cnpq.br/2012907724305086; http://lattes.cnpq.br/9588130677160311; xxx; xxx; https://orcid.org/0000-0003-1946-0771; xxx
Neste trabalho, propomos e investigamos uma nova metasuperfície plana, baseada em discos dielétricos. A célula unitária dessa metasuperfície é composta por um quadrúmero de discos, ou seja, um agrupamento de quatro discos que possibilita a excitação de modos quase escuros, caracterizados por uma emissão de radiação muito reduzida, associada às ressonâncias de dipolo toroidal. Esses quadrúmeros são organizados em agrupamentos maiores, denominados supercélulas, projetadas com a mais alta simetria geométrica possível, correspondente ao grupo de simetria C4v. Para tornar acessíveis os modos toroidais na metasuperfície, utilizamos a teoria da representação de grupos e o método de combinação linear adaptada à simetria, demonstrando que é necessário, primeiramente, quebrar a simetria do quadrúmero e, posteriormente, a simetria da supercélula. Apresentamos e discutimos, de forma detalhada, diferentes mecanismos para a redução de simetria, processo pelo qual se modifica a simetria geométrica da estrutura para ativar modos eletromagnéticos específicos. Quando a simetria da supercélula, originalmente do tipo C4v, é reduzida para o grupo Cs, a metasuperfície passa a apresentar, simultaneamente, ressonâncias toroidais e antitoroidais, estas últimas associadas a distribuições de campo com topologia oposta à dos dipolos toroidais convencionais. As previsões teóricas foram validadas por meio de simulações eletromagnéticas de campo completo full-wave, considerando a incidência de uma onda plana sobre a estrutura, confirmando o comportamento esperado. Por fim, discutimos as potenciais aplicações das estruturas analisadas, destacando seu uso em dispositivos ópticos avançados e sistemas fotônicos.