Análisis del tensor de Green de resonancias de red en matrices periódicas de nanopartículas
En el IO-CSIC se trabaja en la explicación teórica de los fenómenos de resonancia de red en nanoescala, con aplicaciones como transferencia de energía y procesamiento cuántico de información.
Las estructuras metálicas con tamaños del orden de decenas a cientos de nanómetros pueden soportar excitaciones de sus electrones de la banda de conducción, conocidas como plasmones de superficie.
Si en vez de una partícula tenemos una matriz de nanoestructuras metálicas 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.
Para mostrar eso han calculado el campo electromagnético producido por la matriz en un cierto punto cuando es excitada por la emisión de un dipolo. La nanoestructura estudiada ha sido una matriz cuadrada hecha de nanoesferas de plata idénticas.
Estos resultados constituyen un marco teórico robusto que facilita la interpretación de los resultados experimentales recientes, así como el desarrollo de nuevas aplicaciones que explotan las propiedades ópticas excepcionales de las matrices periódicas de nanopartículas.
Resonancia
En física, la resonancia describe el fenómeno de incremento de amplitud que ocurre cuando la frecuencia de un estímulo periódico (como la frecuencia de la luz) es igual o cercano a una frecuencia natural del sistema en el cual actúa. Cuando la oscilación se aplica en una frecuencia resonante, el sistema oscila en una amplitud más alta que cuando la misma fuerza se aplica en otra frecuencia no resonante.
Resonancias de red
Las resonancias de red son modos colectivos de plasmones de superficie sustentados por matrices periódicas de nanoestructuras metálicas. Estas resonancias de red se originan a partir de la dispersión múltiple coherente entre los componentes de la matriz.
La longitud de onda asociada a la resonancia depende de la periodicidad de la matriz y, debido a su naturaleza colectiva, producen respuestas ópticas que son a la vez muy fuertes y espectralmente estrechas, lo que da lugar a factores de calidad récord para sistemas metálicos. Gracias a estas propiedades excepcionales, las matrices periódicas de nanoestructuras metálicas se están utilizando en una amplia gama de aplicaciones, como la implementación de sensores ópticos ultrasensibles, el desarrollo de plataformas para explorar nuevos fenómenos físicos, así como el diseño de diferentes elementos ópticos, como dispositivos emisores de luz, lentes, filtros de color y elementos no lineales.
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