Últimas noticias

La investigación

Ahora, un equipo de investigadores de España y Estados Unidos ha realizado un análisis exhaustivo de la respuesta de redes periódicas de nanodiscos de grafeno y ha identificado las condiciones bajo las cuales el sistema presenta estas resonancias de red. Estas condiciones dependen de la relación entre la distancia que separa cada nanopartícula en la red y la longitud de onda a la que absorbería luz una de estas nanoestructuras si estuviera aislada. Gracias a este análisis, el equipo investigador ha conseguido predecir resonancias de red muy intensas a frecuencias de terahercios para redes de discos de grafeno de tamaño micrométrico.

Estos resultados se han encontrado utilizando un nuevo modelo teórico, que mejora los anteriores modelos y permite estudiar discos de grafeno con un alto nivel de dopaje y tamaños del orden de los micrómetros. Gracias al desarrollo de este nuevo modelo, han podido establecer fórmulas que determinan la intensidad, la longitud de onda y el factor de calidad de las resonancias de red.

El marco teórico desarrollado en este trabajo allana el camino para el diseño de redes periódicas de nanoestructuras de grafeno y el descubrimiento de nuevas aplicaciones interesantes para la fotónica y plasmónica.

Grafeno

Las nanoestructuras formadas a partir de monocapas de grafeno son plataformas excepcionales para la manipulación de la luz.
El grafeno ha de doparse con portadores de carga (es decir, electrones o huecos de electrones), y, una vez dopado, si se ilumina con luz, se forman plasmones de superficie, que son excitaciones de los electrones de la banda de conducción de la nanoestructura.

Si en vez de una partícula tenemos una red de nanoestructuras de grafeno dopado organizadas en una geometría periódica, sus plasmones son capaces de “vibrar” en modos de resonancia colectivos, conocidos como resonancias de red. Estos modos de resonancia dan lugar a fenómenos ópticos muy intensos que solo ocurren para unas longitudes de onda de la luz incidente muy particulares.

Gracias a sus excepcionales propiedades ópticas, las nanoestructuras de grafeno se han propuesto para una gran variedad de aplicaciones, principalmente en el régimen de frecuencias de los terahercios.

Este trabajo de investigación proporciona una herramienta teórica simple y precisa para caracterizar las propiedades ópticas de las redes periódicas de nanodiscos de grafeno, así como para guiar los desarrollos que busquen explotar las extraordinarias propiedades de estos sistemas. El trabajo es el resultado de la colaboración entre el Instituto de Óptica del CSIC, el Departamento de Ingeniería Electrónica y Computación de la Universidad Rice, la División Teórica del Laboratorio Nacional Los Álamos y el Departamento de Física y Astronomía de la Universidad de Nuevo México