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Celebrano Michele

Professore Associato

Celebrano Michele

Professore Associato

Responsabile scientifico (PI): sNOm Lab (supra Nano-Optics milano)


Professore Associato presso il Dipartimento di Fisica del Politecnico di Milano e PI del Laboratorio sNOm (supra Nano-Optics Milano), che attualmente studia le proprietà ottiche lineari e non lineari di nanoantenne e metasuperfici con l'obiettivo di sfruttare i processi di conversione non lineare per il sensing, le operazioni di logica ottica e la generazione di THz.

Ha conseguito il dottorato di ricerca in Fisica nel 2008 presso il Politecnico di Milano sotto la supervisione del Prof. Giulio Cerullo e successivamente ha lavorato come Post-Doc nel gruppo di nano-ottica guidato dal Prof. Vahid Sandoghdar presso il Politecnico di Zurigo (2008-11).

Associate Editor presso Optics Express, presiede il comitato “Plasmonics and Metamaterial” del Congresso CLEO-EQEC.

Ha pubblicato più di 150 articoli scientifici e atti di conferenze con più di 4000 citazioni e ha ricevuto l'abilitazione italiana a professore ordinario nel 2020. (update 01/2025)


Di seguito due recenti articoli di rassegna sull'ottica nonlineare alla nanoscala e in metasuperfici e le sue prospettive:


A. Fedotova et al. "Lithium niobate meta-optics" ACS Photonics 9, 3745-3763 (2022) DOI: 10.1021/acsphotonics.2c00835


L. Bonacina, P.-F. Brevet, M. Finazzi, M. Celebrano "Harmonic generation at the nanoscale" J. Appl. Phys. 127, 230901 (2020) DOI: 10.1063/5.0006093


Qui invece una intervista per il podcast "Under the Microscope" @ Science Talk sulla generazione di armoniche in nanoantenne

Harmonic Generation with a Nanoscale Guitar String - INTRO

Harmonic Generation with a Nanoscale Guitar String - FULL INTERVIEW


L'attività scientifica del laboratorio sNOm si focalizza sullo sviluppo di piattaforme per la manipolazione ottica nonlineare della luce su scala nanometrica: le cosiddette nanoantenne e metasuperfici nonlineari.

Di seguito i nostri recenti studi più rilevanti:

  1. A. Di Francescantonio, et al. "Efficient GHz electro-optical modulation with a nonlocal lithium niobate metasurface in the linear and nonlinear regime", Just Submitted https://arxiv.org/abs/2412.03422
  2. Y. Luan "All-optical polarization control and routing by nonlinear interferometry at the nanoscale" Just submitted https://arxiv.org/abs/2412.07714
  3. A. Di Francescantonio, et al. “All-optical free-space routing of upconverted light by metasurfaces via nonlinear interferometry” Nature Nanotechnology 19, 298–305 (2024). https://doi.org/10.1038/s41565-023-01549-2 News and Views: G. Grinblat, Nat. Nanotechnol. 19, 267–268 (2024) https://doi.org/10.1038/s41565-023-01555-4
  4. A. Di Francescantonio, et al. “Coherent Control of the Nonlinear Emission of Single Plasmonic Nanoantennas by Dual-Beam Pumping" Adv. Opt. Mat. 2200757, 1-8 (2022) COVER ARTICLE & Invited Paper https://doi.org/10.1002/adom.202200757
  5. M. Celebrano, et al. “Optical tuning of dielectric nanoantennas for thermo-optically reconfigurable nonlinear metasurfaces" Opt. Lett. 46, 2453-2456 (2021) https://doi.org/10.1364/OL.420790
  6. L. Carletti, et al. “Steering and Encoding the Polarization of the Second Harmonic in the Visible with a Monolithic LiNbO3 Metasurface” ACS Photonics 8, 731-737 (2021) DOI: 10.1021/acsphotonics.1c00026
  7. G. Soavi, et al. “Broadband, electrically tunable third-harmonic generation in graphene" Nature Nanotechnology 13, 583–588 (2018) https://doi.org/10.1038/s41565-018-0145-8
  8. M. Celebrano, et al. “Mode matching in multiresonant plasmonic nanoantennas for enhanced second harmonic generation” Nature Nanotechnology 10, 412-417 (2015) https://doi.org/10.1038/nnano.2015.69


CARRIERA SCIENTIFICA

(cliccando sui link è possibile accedere agli articoli scientifici relativi)


Laurea in Ingegneria Elettronica: Indirizzo Optoelettronica

Titolo di Laurea conseguito al: Politecnico di Milano

Titolo della tesi: “Sviluppo di un microscopio a campo vicino con illuminazione a impulsi ultrabrevi” (in lingua italiana). Relatore: Prof. G. Cerullo.


Dottorato di Ricerca in Fisica

Presso il Dipartimento di Fisica (IFN) – Politecnico di Milano.

Titolo della tesi: “Near- and far-field imaging and spectroscopy of single nanoparticles” (in lingua inglese).

Coordinatore: Prof. S. De Silvestri, Tutor: Prof. G. Cerullo.

La attività di dottorato é stata svolta presso il gruppo del Professor Sandro De Silvestri che incentra la sua ricerca sullo sviluppo di sorgenti laser ad impulsi ultrabrevi e loro applicazioni. In particolare, si é incentrata sullo sviluppo di uno microscopio a scansione in campo prossimo (SNOM) accoppiato ad impulsi ultrabrevi. Il microscopio é stato utilizzato successivamente per mappare con altissima risoluzione spaziale la risposta ottica non lineare (seconda armonica) in nanostrutture metalliche generata dal forte confinamento di campo elettromagnetico. La geometria e il materiale di tali nanoparticelle le rende infatti antenne ideali per raccogliere ed irradiare la luce visibile. La caratterizzazione della risposta ottica lineare complessa di tali antenne è stata ricavata sperimentalmente combinando microscopia a campo vicino con microscopia a campo lontano. Come progetto a latere, è stato sviluppato un microscopio confocale con il quale visualizzare otticamente le distribuzioni di campo in dispositivi organici durante il funzionamento e con il quale si sono approfonditi gli studi sull’interazione fotoluminescenza multi-fotone in nanostrutture plasmoniche.


Attivitá di ricerca all’estero durante il Dottorato

Presso I Laboratori di Fisica Chimica all’ ETH di Zurigo, Zurigo (Svizzera)

Marzo-Ottobre 2007. Supervisore: Prof. V. Sandoghdar

Durante il terzo anno di Dottorato parte della attivitá scientifica è stata svolta nel gruppo di Nano-Ottica dell'ETH di Zurigo nel campo della microscopia confocale applicata alla spettroscopia di nanoparticelle metalliche (nanoantenne per la luce visibile).


Attività di Post-Doc

Presso i Laboratori di Fisica Chimica all’ETH di Zurigo, Zurigo (Svizzera).

Luglio 2008-Aprile 2011. Supervisore: Prof. V. Sandoghdar

L'attivitá scientifica di Post-dottorato è stata svolta all’interno del gruppo di Nano-ottica sotto la guida del Prof. Vahid Sandoghdar all'ETH di Zurigo dal Luglio 2008 fino al Marzo 2011. Scopo principale della attivitá di ricerca é stato lo studio di metodi alternativi alla fluorescenza per la identificazione e la spettroscopia di singoli emettitori. In particolare, è stato possibile visualizzare singoli nano-emettitori cristallini (quantum dots) basandosi sulla estinzione della luce prodotta dal nano-oggetto. In questo modo si sono potute ottenere informazioni sulla fotofisica di tali emettitori fino ad ora inaccessibili. Migliorando ulteriormente la tecnica di microscopia in assorbimento è stato possibile visualizzare una singola molecola a temperatura ambiente senza l'utilizzo del canale di fluorescenza. In un progetto a latere, singoli fotoni emessi da una molecola in stato criogenico (a banda ultra-stretta) sono stati accoppiati ad un singolo dipolo ricevitore (nanoparticella metallica) con una efficienza maggiore del 50%.


Attività come Ricercatore presso il Politecnico di Milano

Presso i Laboratori di Fisica del Politecnico di Milano, Milano (Italia)

Supervisor: Prof. M. Finazzi

Ho svolto la mia attività di ricercatore a tempo indeterminato dal 2012 al 2018 quando sono diventato Professore associato e PI del laboratorio sNOm del Gruppo di Superfici al Dipartimento di Fisica del Politecnico. Come ricercatore mi sono occupato dello studio di proprietà lineari e non lineari di nanostrutture plasmoniche per applicazioni al sensing di specie biologiche nel contesto dell'high throughput screening. Ho condotto anche studi sulle proprietà ottiche prodotte dalla conformazione strutturale, come ad esempio la risposta chiro-ottica, in polimeri organici su scala nano- e micrometrica. La possibilità di capire e manipolare tali risposte su scala spaziale ridotta potrebbe aprire interessanti prospettive nel campo della opto-elettronica basata su dispositivi organici.


Informazioni dettagliate sulla attività scientifico-didattica e un elenco esaustivo delle principali pubblicazioni le potete trovare sul mio CV (in Inglese).

Laboratori scientifici

Progetti di ricerca

Tesi