Plataformas nanofotônicas baseadas em arranjos periódicos densos de nanopartículas, caracterizadas pelo seu parâmetro de rede (g), vêm ganhando especial atenção devido a suas propriedades ópticas excepcionais provenientes de um forte acoplamento de seus constituintes. A configuração e a intensidade desse acoplamento, produto de uma interferência coletiva de campos eletromagnéticos próximos, dita a eficiência e o desempenho dos dispositivos baseados nessa metodologia. É neste sentido que a presente tese de doutorado tem por objetivo fabricar, caracterizar, e simular arranjos hexagonais bidimensionais de nanocristais de Au e Ag, com g < res/10, que suportam ressonâncias plasmônicas coletivas (e interferência entre eles) por acoplamento de campo próximo. Particular ênfase foi dada ao arranjo hexagonal de nanoesferas de Au com o menor parâmetro de rede (g = res/27), por apresentar, além do plasmon coletivo, um plasmon assimétrico tipo Fano. Com essa observação, o próximo objetivo foi a simulação de oligômeros plasmônicos densamente hexagonais (g res/80) com o intuito de intensificar o perfil da ressonância plasmônica tipo Fano, originado de uma interferência de plasmons coletivos. Motivado pela propriedade excepcional do plasmon tipo Fano, de induzir uma forte intensificação e localização do campo elétrico próximo (~ 6000 para um oligômero com g = 5 nm) no interstício do oligômero, foi proposto teoricamente uma pinça nanoplasmônica de alta eficiência para aprisionar uma única biomolécula de 2 nm de raio. Em adição, a metodologia foi estendida para processos enantiosseletivos de biomoléculas quirais com pequeno parâmetro de quiralidade (±0,001) assumindo a hipótese da existência de fortes campos magnéticos localizados.

Nanophotonic platforms based on dense periodic arrays of nanoparticles, characterized by their lattice parameter (g), have been receiving special attention due to their exceptional optical properties arising from the strong coupling of their constituents. The configuration and intensity of this coupling, resulting from the nearfield interference effects, dictates the efficiency and performance of devices based on this methodology. In this sense, the present doctoral thesis aims to manufacture, characterize and simulate two-dimensional hexagonal arrangements of Au and Ag nanocrystals with g < res/10 that support collective plasmonic resonances (and interference between them) by near-field coupling. Special emphasis was given to the hexagonal arrangement of Au nanospheres with the smallest lattice parameter (g = res/27), since this presents, in addition to the collective plasmon, an asymmetric Fano-type plasmon. With this observation, the next objective of the work was the simulation of densely hexagonal plasmonic oligomers (g res/80) with the aim of intensifying the profile of the Fano-type plasmonic resonance, originating from the interference of collective plasmons. Motivated by the exceptional property of the Fano-type plasmon, to induce a strong intensification and localization of the near electric field (~ 6000 for an oligomer with g = 5 nm) in the interstice of the oligomer, a high-efficiency nanoplasmonic tweezer was theoretically proposed to trap a single biomolecule of 2 nm radius. In addition, the methodology was extended to enantioselective processes of chiral biomolecules with a small chirality parameter (±0.001) assuming the hypothesis of the existence of strong localized magnetic fields.