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Las resonancias de red son modos colectivos que aparecen en las matrices periódicas bidimensionales de nanoestructuras metálicas. Estas resonancias se caracterizan por respuestas ópticas muy intensas con un alto factor de calidad. Entre los diferentes tipos de resonancias de red, las resonancias fuera del plano, para las cuales las nanoestructuras están polarizadas en una dirección perpendicular a la matriz de nanopartículas, son especialmente interesantes. Gracias a su configuración geométrica, estos modos presentan pérdidas radiativas mínimas, lo que permite obtener factores de calidad e intensidades de campo cercano muy altos. Sin embargo, hasta ahora su utilización había sido muy difícil y sólo se había logrado con incidencia oblicua, lo que limita su aplicabilidad en dispositivos integrados.

En este estudio, liderado por Juan José Álvarez Serrano y Juan Ramón Deop Ruano bajo la dirección del Dr. A. Manjavacas, se propone por primera vez un método para la excitación de resonancias de red fuera del plano bajo incidencia normal. El método consiste en aprovechar el acoplamiento entre la respuesta eléctrica y magnética de las nanoestructuras, un fenómeno que hasta ahora había sido subestimado en el estudio de matrices compuestas por nanoestructuras metálicas.

Esquema del sistema considerado, que consta de una matriz cuadrada de período a = 800 nm, con dos nanoesferas de plata por unidad de celda de diámetro D = 160 nm.

El sistema que han propuesto está formado por una matriz cuadrada con dos nanoesferas de plata por celda unidad. Utilizando el modelo de dipolos acoplados desarrollado en el propio grupo, los investigadores han demostrado que el acoplamiento eléctrico-magnético proporciona un mecanismo general para la excitación de resonancias de red fuera del plano en condiciones de incidencia normal. Además, han caracterizado las propiedades de estos modos, demostrando que es posible obtener factores de calidad e intensidades de campo cercano extremadamente altos. Este descubrimiento allana el camino para la explotación de las especiales propiedades de las resonancias de red fuera de plano en una amplia gama de aplicaciones como biosensores ultrasensibles y emisores láser en la nanoescala

El artículo, además, incluye un análisis de los resultados en una matriz de nanodiscos con la inclusión de un sustrato y un recubrimiento, que demuestra la aplicabilidad de los resultados en un sistema realista. Este avance científico representa un importante paso adelante en la comprensión de las resonancias de red fuera de plano y su excitación eficiente. El estudio proporciona una base sólida para futuras investigaciones y abre nuevas perspectivas en el diseño y desarrollo de dispositivos ópticos de vanguardia.

Comunicación IO-CSIC
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