El control de las interacciones entre la luz y la materia ha sido una ambición de larga data para los científicos que buscan desarrollar y avanzar en numerosas tecnologías que son fundamentales para la sociedad. Con el auge de la nanotecnología en los últimos años, la manipulación de la luz a escala nanométrica se ha convertido tanto en uncamino prometedor para continuar este avance, así como un desafío único debido a los nuevos comportamientos que aparecen cuando las dimensiones de las estructuras se vuelven comparables a la longitud de onda de la luz.
Los científicos del Grupo Teórico de Nanofotónica del Departamento de Física y Astronomía de la Universidad de Nuevo México han realizado un nuevo avance emocionante para este fin, en un esfuerzo de investigación pionero titulado "Análisis de los límites del campo cercano producido por matrices de nanopartículas,"publicado recientemente en la revista ACS Nano , una revista líder en el campo de la nanotecnología.
El grupo, dirigido por el profesor asistente Alejandro Manjavacas, estudió cómo se puede manipular la respuesta óptica de las matrices periódicas de nanoestructuras metálicas para producir campos eléctricos fuertes en su vecindad.
Las matrices que estudiaron están compuestas de nanopartículas de plata, pequeñas esferas de plata que son cientos de veces más pequeñas que el grosor de un cabello humano, colocadas en un patrón repetitivo, aunque sus resultados también se aplican a nanoestructuras hechas de otros materiales.De las fuertes interacciones entre cada una de las nanoesferas, estos sistemas se pueden utilizar para diferentes aplicaciones, que van desde la impresión vívida en color de alta resolución hasta la biosensibilidad que podría revolucionar la atención médica.
"Este nuevo trabajo ayudará a avanzar en las muchas aplicaciones de matrices de nanoestructura al proporcionar información fundamental sobre su comportamiento", dice Manjavacas. "Las mejoras de campo cercano que predecimos podrían ser un cambio de juego para tecnologías como la biosensores ultrasensibles".
Manjavacas y su equipo, compuesto por Lauren Zundel y Stephen Sanders, ambos estudiantes graduados en el Departamento de Física y Astronomía, modelaron la respuesta óptica de estos conjuntos, encontrando nuevos y emocionantes resultados. Cuando los conjuntos periódicos de nanoestructuras se iluminan con luz, cada unode las partículas produce una fuerte respuesta que, a su vez, da como resultado enormes comportamientos colectivos si todas las partículas pueden interactuar entre sí, lo que sucede a ciertas longitudes de onda de la luz incidente, que están determinadas por el espaciado entre partículas de la matriz, ypuede dar como resultado campos eléctricos que son miles, o incluso decenas de miles, de veces la luz que brilla en la matriz.
La fuerza de esta mejora de campo depende de las propiedades geométricas de la matriz, como el espacio entre las nanoesferas, así como el tamaño de las esferas mismas. Completamente contraintuitivamente, Manjavacas y su grupo descubrieron que la disminución de la densidad de nanopartículas enla matriz, ya sea aumentando el espacio entre cada una de ellas o disminuyendo su tamaño, produce mejoras de campo que no solo son más grandes, sino que se extienden más lejos de la matriz.
"Fue realmente emocionante descubrir que la clave de estas enormes mejoras de campo en realidad radica en hacer que las partículas sean más pequeñas y más separadas", dice Zundel sobre el descubrimiento.
"La razón de esto es que las interacciones entre las nanopartículas y, por lo tanto, la respuesta colectiva, se fortalecen", según Sanders.
La investigación fue patrocinada en parte por la National Science Foundation NSF e hizo uso de los recursos computacionales de alto rendimiento disponibles por el Centro UNM para la Computación de Investigación Avanzada.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Nuevo México . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :