INTERAZIONE LUCE-MATERIA IN MICROCAVITA’ BASATE SU MATERIALI ORGANICI CON PROGRESSIONI VIBRONICHE

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L'interazione luce-materia in microcavità contenenti materiali organici è oggetto di crescente interesse teorico e sperimentale per le sue caratteristiche di accoppiamento più forte rispetto ai tradizionali materiali inorganici. Le peculiarità che contraddistinguono i materiali organici sono inoltre una spiccata anisotropia e la frequente presenza di ripetizioni vibroniche nello spettro di assorbimento. L'obiettivo di questo lavoro è la stima delle proprietà ottiche di un tale sistema in microcavità. Per farlo sono stati utilizzati due approcci diversi uno quantistico e uno di carattere macroscopico. Il primo parte dalla trattazione quantistica degli elementi che coesistono nella cavità, gli eccitoni di Frenkel, le loro ripetizioni vibroniche e i fotoni di cavità (TE e TM), considerandone microscopicamente le interazioni così da calcolare gli autostati del sistema: i polaritoni di cavità. Le proprietà ottiche vengono successivamente analizzate nell'ipotesi di specchi quasi perfetti con il formalismo dei quasimodi che accoppia i polaritoni di cavità al continuo dei campi esterni. L'approccio macroscopico parte dalla caratterizzazione di un generico tensore dielettrico uniassiale e si basa sulla risoluzione delle equazioni di Maxwell per ricavare i modi del campo elettromagnetico nella cavità. Il formalismo usato per arrivare alle proprietà ottiche del sistema è quello della matrice di trasferimento 4X4 per sistemi stratificati omogenei anisotropi. Entrambi gli approcci partono da uno spettro di assorbimento che presenta una progressione vibronica, calcolato con il modello degli oscillatori armonici traslati per riprodurre la variazione delle configurazioni di equilibrio dei potenziali adiabatici dello stato fondamentale e del primo stato eccitato. Con questi modelli sono stati simulati i pochi spettri sperimentali disponibili (dovuti ad Holmes e Forrest) e sono stati analizzati altri casi riguardanti sistemi più complessi e generali come materiali monocristallini anisotropi o campioni con risonanze parzialmente in accoppiamento forte e debole.