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CIENCIA

Nanoantenas clásicas y cuánticas a la vez

Nueva explicación para dispositivos que hasta ahora se definían por las ecuaciones de Maxwell

Ilustración de una nanoantena alimentada por un punto cuántico. La luz es redirigida por la antena mediante una estructura nanoscópica, como si fuera un receptor de televisión ultra-diminuto.
Ilustración de una nanoantena alimentada por un punto cuántico. La luz es redirigida por la antena mediante una estructura nanoscópica, como si fuera un receptor de televisión ultra-diminuto.

Un nuevo modelo para explicar el funcionamiento de las nanoantenas ópticas resuelve sus propiedades en las distancias inferiores a los nanómetros gracias a la mecánica cuántica, lo que completa las explicaciones basadas en ecuaciones de física clásica que hasta ahora se aplicaban. Un nanómetro es la milmillonésima parte de un metro y las nanoantenas se utilizan cada vez más en aplicaciones ópticas en nanotecnología, controlando la dirección en la que la luz interactúa con la materia, por ejemplo en microscopios en miniatura. El trabajo se publica en la revista Nature Communications.

Las nanopartículas metálicas actúan como antenas ópticas, ya que aumentan la recepción, el control y la emisión de radiación óptica. Este efecto se consigue a través de la excitación colectiva de los electrones del metal y, hasta ahora, sólo había sido descrito por las ecuaciones establecidas por James Maxwell (ecuaciones de Maxwell) hace más de un siglo.

El avance de la tecnología ha ido reduciendo los tamaños y las distancias de separación entre las nanoantenas metálicas, lo que ha dado lugar a nuevas propiedades que la física clásica es incapaz de describir, tales como el transporte de electrones por efecto túnel, basado en la probabilidad de dichos electrones de desaparecer de un electrodo y reaparecer en el otro.

El investigador Javier Aizpurua, del Centro de Física de Materiales (CSIC y Universidad del País Vasco), que ha dirigido el trabajo, explica que “hasta ahora estas propiedades sólo podían describirse de forma aproximada cuando las distancias de interacción alcanzan valores por debajo del nanómetro”. El modelo propuesto por el equipo de Aizpurua permite abordar de forma compacta la “enorme cantidad de electrones involucrada en la respuesta óptica de una ñaño estructura y los efectos cuánticos que aparecen a distancias subnanométricas”, añade.

El trabajo ha contado con la colaboración de investigadores del Instituto de Colisiones Atómicas y Moleculares de Orsay (Francia) y del Laboratorio de Nanofotónica de Houston (EEUU.