Metasuperfícies Dielétricas Baseadas em Quadrúmeros com Modo Dipolo Toroidal

dc.contributor.advisor1DMITRIEV, Victor Alexandrovich
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3139536479960191
dc.contributor.advisor1ORCIDhttps://orcid.org/0000-0002-7715-7300
dc.contributor.memberOLIVEIRA, Rodrigo Melo e Silva de
dc.contributor.memberRODRIGUES, Nilton Rodolfo Nascimento Melo
dc.contributor.memberOLIVEIRA, Cristiano Braga de
dc.contributor.memberALCÂNTARA, Licínius Dimitri Sá de
dc.contributor.memberALCÂNTARA NETO, Licínius Dimitri Sá de Alcântara
dc.contributor.member1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4768904697900863
dc.contributor.member1Latteshttp://lattes.cnpq.br/057360028339129
dc.contributor.member1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2012907724305086
dc.contributor.member1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9588130677160311
dc.contributor.member1ORCIDxxx
dc.contributor.member1ORCIDxxx
dc.contributor.member1ORCIDhttps://orcid.org/0000-0003-1946-0771
dc.contributor.member1ORCIDxxx
dc.creatorBARROS, Gabriel Felipe da Silva
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/7927428415267691
dc.date.accessioned2026-02-09T16:58:38Z
dc.date.available2026-02-09T16:58:38Z
dc.date.issued2024-03-26
dc.description.abstractIn this work, we propose and investigate a new planar metasurface based on dielectric disks. The unit cell of this metasurface is composed of a quadrumer of disks, that is, a grouping of four disks that enables the excitation of quasi-dark modes, characterized by very low radiation emission, associated with toroidal dipole resonances. These quadrumers are arranged into larger groupings, called supercells, designed with the highest possible geometrical symmetry, corresponding to the C4v symmetry group. To make the toroidal modes accessible in the metasurface, we employed group representation theory and the symmetry-adapted linear combination (SALC) method, demonstrating that it is necessary, first, to break the symmetry of the quadrumer and, subsequently, the symmetry of the supercell. We present and discuss in detail different mechanisms for symmetry reduction, a process by which the geometrical symmetry of the structure is modified to activate specific electromagnetic modes. When the supercell symmetry, originally of the C4v type, is reduced to the Cs group, the metasurface starts to exhibit both toroidal and antitoroidal resonances, the latter associated with field distributions of opposite topology to those of conventional toroidal dipoles. The theoretical predictions were validated through full-wave electromagnetic simulations, considering the incidence of plane waves on the structure, confirming the expected behavior. Finally, we discuss potential applications for the analyzed structures, highlighting their use in advanced optical devices and photonic systems.
dc.description.resumoNeste 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.
dc.description.sponsorshipCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
dc.identifier.citationBARROS, Gabriel Felipe da Silva. Metasuperfícies Dielétricas Baseadas em Quadrúmeros com Modo Dipolo Toroidal. Orientador: Victor Alexandrovich Dmitriev. 2025. 83 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) - Instituto de Tecnologia, , Universidade Federal do Pará, Belém, 2025. Disponível em: https://repositorio.ufpa.br/handle/2011/17985. Acesso em:.
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufpa.br/handle/2011/17985
dc.languageporpt_BR
dc.language.isopt
dc.publisherUniversidade Federal do Parápt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentInstituto de Tecnologiapt_BR
dc.publisher.initialsUFPApt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétricapt_BR
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.source1 CD-ROMpt_BR
dc.source.uriDisponível via internet através do correio eletrônico: bibliotecaitec@ufpa.br
dc.subjectModo Toroidal
dc.subjectMetasuperfície
dc.subjectGHz.
dc.subjectToroidal mode
dc.subject.areadeconcentracaoTELECOMUNICAÇÕES
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
dc.subject.linhadepesquisaELETROMAGNETISMO APLICADO
dc.titleMetasuperfícies Dielétricas Baseadas em Quadrúmeros com Modo Dipolo Toroidal
dc.typeTesept_BR

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