Tesis doctoral de Marta Castro López
Durante las últimas décadas, la luz se ha convertido en indispensable tanto para la tecnología de la vida cotidiana como para la investigación fundamental. La capacidad de manipularla a voluntad ha sido el objetivo de un número considerable de estudios. Esta manipulación se ha visto históricamente restringida al régimen macro- y microscópico debido a las limitaciones impuestas por la difracción de la luz. Sin embargo, en los últimos años, nuevos avances en nanofabricación y nanomanipulación han abierto la puerta para lograr el control de la luz a escala nanométrica. En este progreso la interacción luz-materia se colocó al centro de la mayoría de los estudios en los más diversos campos. Lograr un control predefinido sobre esta interacción continua siendo un aspecto crítico para la explotación de sistemas nanofotónicos como bloques de construcción en aplicaciones más avanzadas. con este objetivo en mente, esta tesis se basa en la fabricación, caracterización y control de sistemas nanofotónicos formados por estructuras plasmónicas acopladas a emisores de fotones. El primer reto que se necesita superar para la realización de este trabajo es la creación de sistemas acoplados de una manera controlada y reproducible. Para ello se requieren tanto herramientas de fabricación de alta resolución para la creación de nanoestructuras metálicas como métodos de alta precisión para el posicionamiento de los emisores cerca de ellas. Esto se ha logrado principalmente por medio de litografía por haz de electrones (ebl) y funcionalización química de superficies (capítulo 2). La capacidad de fabricar nanoestructuras metálicas y acoplarlas a emisores de fotones no da ningún indicio sobre su comportamiento óptico ni el del sistema acoplado. Al mismo tiempo, la respuesta óptica de un emisor de fotones acoplado a una nanoestructura está determinada principalmente por la respuesta óptica de la propia estructura. Por esa razón, las nanoestructuras fabricadas deben ser inicialmente caracterizadas ópticamente en modo aislado. Esta caracterización permitirá optimizar su diseño, es decir material, tamaño y forma con el fin de lograr una respuesta óptica en concreto. Al mismo tiempo se mostrará el modo de desacoplar la resonancia de emisión de la resonancia de excitación con el fin de controlarlas de forma independiente. Este análisis ayudará a la selección de un diseño específico de la estructura relativo a la aplicación o función que deberá desempeñar (capítulos 3 y 4). Una vez que la respuesta óptica de las nanoestructuras en modo aislado se ha analizado completamente, la inclusión de emisores abrirá el camino para el estudio y control del sistema acoplado. Como ejemplo, la propagación de la emisión de puntos cuánticos es controlada mediante su acoplamiento a líneas de transmisión plasmónicas (capítulo 5). los resultados presentados en esta tesis demuestran la importancia de una buena selección del diseño (material, tamaño y forma) de la nanoestructura metálica con el fin de maximizar el rendimiento del sistema. En efecto, la variación sistemática de estos tres parámetros demuestra las posibilidades en el control de la respuesta óptica de nanoestructuras metálicas incluso a nivel de un solo nanopad. Al mismo tiempo, aluminio se presenta como un prometedor metal plasmónico para propósitos no lineales y el oro como un material versátil para ajustar su respuesta óptica. El control de las propiedades de emisión/absorción de nanoemisores a través de su acoplamiento a estructuras metálica abre nuevas posibilidades en los más diversos campos. En esta tesis se muestra que la propagación de su emisión puede ser guiada varias micras a través de líneas de transmisión plasmónicas. Las promesas previstas para este tipo de sistemas nanofotónicos hacen que la ruta hacia su control óptico sea un paso necesario con el fin de aprovechar al máximo su potencial.
Datos académicos de la tesis doctoral «Nanophotonic structures for light control at the nanoscale.«
- Título de la tesis: Nanophotonic structures for light control at the nanoscale.
- Autor: Marta Castro López
- Universidad: Politécnica de catalunya
- Fecha de lectura de la tesis: 17/12/2013
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Niek F. Van Hulst
- Tribunal
- Presidente del tribunal: anatoly Zayats
- rashid Zia (vocal)
- (vocal)
- (vocal)