Alteración de la fase de reflexión para nano-polaritones: un estudio del caso de polaritones hiperbólicos de superficie en nitruro de boro hexagonal
¿Qué sabes de los polaritones, mezcla entre fotones y electrones?
Polaritones
Los polaritones son excitaciones resultantes de la mezcla de fotones del espacio libre y oscilaciones dipolares en los materiales, resultando en unas ondas de luz-materia confinadas a la superficie del material.
Poseen una longitud de onda que es mucho menor que la de la luz del espacio libre, y su naturaleza material facilita el control de sus características ya que estas dependen de las propiedades de los materiales anfitriones. Por lo tanto, los polaritones tienen interés en tecnologías basadas en el control de la energía óptica, en las propiedades de las ondas o en las interacciones luz-materia en escalas más pequeñas que la longitud de onda de la luz, que son prometedoras para aplicaciones de detección, espectroscopia, tratamientos biomédicos y transferencia de energía.
Materiales de van der Waals
Hay un tipo de materiales llamados materiales bidimensionales que, debido a su débil enlace de van der Waals fuera del plano, son susceptibles de ser exfoliados en una o varias capas individuales de dicho material. A estos materiales se les llama materiales van der Waals.
El estudio de las propiedades de los polaritones de los materiales de van der Waals son una frontera de investigación en las interacciones luz-materia con avances demostrados en nanofotónica, como la localización a escala atómica, la sintonizabilidad dinámica, la protección topológica, e híbridos fotónicos.
Para poder profundizar en este fenómeno, el equipo investigador ha estudiado el mecanismo de reflexión de los polaritones y del cambio de fase que sufren al reflejarse en los vértices de los materiales van der Waals.
Reflexión con cambio de fase
¿Es la reflexión de estas ondas simple como las de una cuerda atada a una pared?
No, es importante destacar que la reflexión de las ondas de los polaritones tienen una fase ϕ no trivial (el coeficiente de reflexión complejo es R = reiϕ, siendo r la amplitud de la reflexión) debido al desplazamiento de Goos-Hänchen (pequeño desplazamiento lateral de la onda al reflejarse) de las ondas evanescentes de los polaritones en las discontinuidades del cristal. Como resultado, justo en las discontinuidades, la interferencia no es ni constructiva ni destructiva, sino algo intermedio.
El trabajo es una colaboración entre el Centro de Investigación y Educación en Materiales del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad Auburn, el Departamento de Física y Astronomía de la Universidad de Nuevo México, el Departamento Tim Taylor de Ingeniaría Química de la Universidad del Estado de Kansas, el Departamento de Física de del Boston College, el Departamento de Física de la Universidad de Alabama y del Instituto de Óptica “Daza de Valdés” del CSIC
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