Singularidades de ganancia en nanopartículas SiO2@Au y sus implicancias en el incremento de campo cercano

NICOLAS PASSARELLI; BUSTOS MARUN, RAUL A; EDUARDO A CORONADO

Córdoba

Congreso; Nano Córdoba 2014; 2014

Nano Córdoba 2014

Un medio activo o medio de ganancia, es un material en donde se produce el fenómeno de emisión estimulada, lo que se logra sólo cuando las excitaciones son lo suficientemente efectivas como para provocar una inversión de población en algún par de estados cuánticos intrínsecos al material. En estas condiciones, se producen amplificaciones en las ondas electromagnéticas que incidan en el mismo, siempre y cuando la frecuencia de la onda incidente sea cercana a la de emisión estimulada. Esto define un valor imaginario negativo en la parte imaginaria de la constante dieléctrica característica del material k.. Estos incrementos pueden ser particularmente grandes en las vecindades de una superficie metálica que presente una resonancia plasmónica en dicha frecuencia. En los últimos años se han publicado una variedad de trabajos que abordan el análisis de los campos locales incrementados en torno a la superficie de una nanoestructura híbrida, compuesta por metales nobles y medios activos. Este trabajo tiene por objetivo encontrar por medio de cálculos electrodinámicos (solución exacta, Teoría de Mie) las condiciones en que se logran los máximos incrementos del campo cercano para nanoestructuras (NE) tipo core-shell, compuestas de un núcleo esférico de sílica activa y una delgada  coraza de oro, mapeando el espacio (tetradimensional) donde la NE tiene dimensiones (radio interno y externo) experimentalmente factibles según lo informado en la bibliografía y utilizando las frecuencia de los láseres más comunmente disponibles en los laboratorios de nano.óptica, explorando un gran espacio en los valores negativos de k.Se encontró que para cada una de las longitudes de onda estudiadas se observa una colección de geometrías que presentan una asíntota ( hacia un valor muy grande) en la eficiencia de dispersión, evidenciándose un comportamiento similar para el incremento del campo. Estas ternas ordenadas (radio interno, externo, k) son fácilmente asignables a los distintos modos de oscilación de la nanopartícula. Se calcularon los factores de incremento de campo en las ternas más representativas, hallándose incrementos locales en la cercanía de la superficie de la nanoestructura que son  de 2 a 4.5 órdenes de magnitud con respecto al campo incidente, lo que se traducir´ýa en super-incrementos de la señaal Raman de 8 a 18 ´ordenes de magnitud, lo que permitiría con una sola nanoestructura metálica lograr espectros Raman de  moléculaa individuales.