Desarrollo y adaptación del método de Rayleigh para el estudio de la respuesta óptica de estructuras fotónicas naturales

DIANA CARINA SKIGIN; MARÍA SOL VIDAL

Villa Carlos Paz

Congreso; 105° Reunión Anual de la Asociación Física Argentina; 2020

AFA

Actualmente, el estudio de larespuesta electromagnética de estructuras naturales que presentan propiedadesópticas específicas es un tema de gran interés, motivado por aplicacionesconcretas como el diseño y la fabricación de estructuras artificiales bioinspiradasque permitan manipular la luz en forma controlada.            Enese contexto, con el objetivo de estudiar de forma precisa las característicasde la radiación dispersada por estructuras naturales, se desarrolló unaherramienta computacional para resolver el problema electromagnético descattering en una interfaz rugosa de perfil complejo entre dos mediosisótropos. Se estudiaron tanto superficies periódicamente corrugadas comointerfaces con rugosidades localizadas, teniendo en cuenta que estas últimasson de gran interés ya que representan en forma más realista las microestructuraspresentes en los tejidos biológicos, las cuales en general presentanrugosidades con irregularidades, curvaturas, etc. En todos los casos se utilizóel método teórico de Rayleigh para abordar el problema de scattering y asíderivar las ecuaciones a resolver.            Elformalismo se implementó numéricamente, utilizando diversas estrategias pararesolver las ecuaciones previamente derivadas. La herramienta desarrolladapermite calcular los espectros de reflectancia y transmitancia para distintosángulos de incidencia y para los dos modos fundamentales de polarización, locual permite investigar el efecto que producen las características geométricasde la estructura en la respuesta electromagnética.            Teniendoen cuenta la aplicabilidad del formalismo desarrollado al estudio de larespuesta electromagnética de estructuras naturales, se logró introducir laforma de la interfaz dentro del código mediante unaimagen digitalizada de la misma, ya sea generada artificialmente u obtenida através de una imagen de microscopía electrónica. Se muestran los resultadosobtenidos utilizando como superficie dispersora una imagen de microscopíaelectrónica de transmisión del corte transversal de una escama de ala de mariposade la especie Dione vanillae, la cualpresenta en sus alas zonas altamente reflectantes que se asemejan a un espejo.También se aplicó el código desarrollado a la superficie de la película querecubre o los euglenoideos de la especie Euglenagracilis, los cuales son resistentes a la radiación UV.