Últimas noticias

Una matriz periódica de nanopartículas de oro de 100 nm de diámetro rodeada por agua es iluminada por un haz de luz de anchura finita. El aumento de temperatura de las nanopartículas se acentúa con el periodo de la red si la luz es pulsada, pero no si es continua.

Qué es la termoplasmónica?

Cuando una nanoestructura metálica es iluminada, los electrones de ésta comienzan a oscilar a la frecuencia de la luz que les excita, generando los llamados plasmones de superficie. Estos plasmones generados absorben la energía de la luz y producen aumentos muy grandes del campo electromagnético en sus alrededores, pudiendo generar grandes cantidades de calor. Este calor fue considerado inicialmente un efecto secundario no deseado pero hoy en día ha motivado el desarrollo del campo de la termoplasmónica, que busca aprovechar este calor para fines útiles.

Resonancia de red

El equipo científico autor de este trabajo lleva un tiempo investigando cómo manipular y aprovechar las resonancias de red, una respuesta característica de las redes periódicas de nanoestructuras idénticas.

Cuando se colocan múltiples nanopartículas metálicas una cerca de otra, los plasmones que cada una de ellas genera interactúan entre ellos, modificando así las propiedades generales del sistema.
Si el sistema está formado por una red periódica de nanoestructuras idénticas y configurado bajo las condiciones adecuadas, estos sistemas son capaces de soportar comportamientos colectivos conocidos como resonancias de red que producen respuestas electromagnéticas mucho más intensas que la de la suma de los plasmones individuales. Dicho comportamiento convierte a estos sistemas en una plataforma ideal para desarrollar nuevos biosensores, dispositivos emisores de luz, y filtros de color, entre otras aplicaciones.

En este trabajo el equipo ha investigado el uso de las propiedades excepcionales de las resonancias de red excitadas por haces de luz espacialmente finitos para mejorar y manipular la generación de calor en regiones localizadas.
A través de un análisis teórico exhaustivo basado en un modelo de dipolo acoplado, han demostrado que las matrices que admiten una resonancia de red absorben más energía por nanopartícula y, por lo tanto, logran un aumento de temperatura mucho mayor si se iluminan con un láser pulsado que aquellas que no admiten dicho modo.
Por el contrario, para condiciones de iluminación de onda continua, el aumento de temperatura es prácticamente independiente del período de la red.

Además, el equipo ha conseguido diseñar matrices con dos nanopartículas diferentes por celda unitaria, de forma que se produce el fenómeno de resonancia de red para dos longitudes de onda distintas, pudiéndose excitar independientemente la red formada por un tipo u otro de nanopartícula.
Los resultados de este trabajo allanan el camino para el desarrollo de aplicaciones termoplasmónicas que exploten la excepcional respuesta óptica y la flexibilidad de diseño proporcionadas por las resonancias de red.

Este es un trabajo de colaboración entre el Instituto de Óptica del CSIC, el Departamento de Física y Astronomía de la Universidad de Nuevo México y el Departamento de Óptica de la Universidad Complutense de Madrid