Investigadores de nanoGUNE lideran una investigación sobre el grafeno portada en Nature Photonics

La constante búsqueda de tecnologías compactas ha planteado una nueva era de la nanociencia. Los teléfonos móviles inteligentes, los ordenadores más rápidos, las herramientas médicas más sensibles y fiables, entre otros, requieren cada vez un mayor número de elementos electrónicos sofisticados en sus chips incorporados. Los bloques ópticos, debido a que su operación es mucho más rápida, se ven ahora como una alternativa a los diodos semiconductores y transistores. Sin embargo, aunque la luz es muy rápida, todavía no se ajusta muy bien a los pequeños volúmenes alcanzables a través de la nanoingeniería. De hecho, uno de los fundamentos físicos impone una gran limitación de la propagación de la luz: no se puede comprimir en un espacio más pequeño que la mitad de su longitud de onda, que es mucho más grande que los bloques de construcción electrónicos en nuestros dispositivos electrónicos. Por esa razón, las formas de concentrar la luz para propagar a través de los materiales a nanoescala son muy exigentes.

La longitud de onda de la luz captada por una lámina de grafeno puede ser 100 veces menor que la luz que se propaga libremente en el espacio. Por consiguiente, esta luz que se propaga por la lámina de grafeno —llamada plasmón de grafeno— requiere mucho menos espacio. Esta es la razón por la que los dispositivos fotónicos pueden ser mucho más pequeños. Las tecnologías basadas en el grafeno hacen posible los nanodispositivos ópticos extremadamente pequeños.

La luz atrapada dentro de las diminutas láminas de grafeno (nanodiscos y nanorectágulos bidimensionales) se ha visualizado por los investigadores con la ayuda de un microscopio de campo cercano. Las imágenes tomadas del microscopio han sido interpretadas con la ayuda de ciertas simulaciones por ordenador y se ha descubierto una familia rica de ondas ultracomprimidas de plasmones dentro de las nanoláminas. Estas ondas son muy sensibles a las formas de las nanoláminas y pueden ser manipuladas de manera eficiente por el cambio de la tensión aplicada directamente a las nanoláminas. "Nuestros resultados abren nuevas vías a las tecnologías basadas en el grafeno, que podrían dar lugar a nanodispositivos ópticos eficientes y de baja potencia”, resume el investigador Ikerbasque Rainer Hillenbrand, que ha dirigido el proyecto.

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