Fuerzas fotoinducidas : desde la propagación de hipersonido a la detección del magnetismo óptico
Las fuerzas ópticas han tenido en los últimos tiempos gran relevancia en una amplia variedad de fenómenos físicos fundamentales y realizaciones experimentales como ser las pinzas ópticas, el atrapamiento de iones y la impresión láser de nanopartículas, y también han sido del foco de investigación en...
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| Autor principal: | |
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| Formato: | Tesis Doctoral |
| Lenguaje: | Español |
| Publicado: |
2020
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| Materias: | |
| Acceso en línea: | https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n6793_Poblet |
| Aporte de: |
| Sumario: | Las fuerzas ópticas han tenido en los últimos tiempos gran relevancia en una amplia variedad de fenómenos físicos fundamentales y realizaciones experimentales como ser las pinzas ópticas, el atrapamiento de iones y la impresión láser de nanopartículas, y también han sido del foco de investigación en interacciones fundamentales entre la luz y la materia como es el caso de las fuerzas de Casimir y Van der Waals. En esta tesis vamos a abordar el estudio de dos fenómenos novedosos que están mediados por fuerzas fotoinducidas: la generación y propagación de hipersonido y una manifestación del magnetismo óptico. Para poner de manifiesto estos fenómenos, nuestros objetos de estudio son las antenas ópticas o nanoantenas, que tienen un papel preponderante hoy en día en desarrollos tan variados como ser la detección ultrasensible de moléculas, química plasmónica, óptica plana, metasuperficies y nanofotónica no lineal, entre otros. Para la generación y detección de hipersonido hemos utilizado antenas plasmónicas, que son excitadas por pulsos de luz ultra-cortos, que inducen un campo oscilatorio de fonones coherentes forzados por una fuerza optoelectrónica que tiene componentes impulsivas y displacivas. Parte de la energía de las oscilaciones de las nanoantenas en sus modos normales, se libera hacia el sustrato produciendo la propagación de sonido en los GHz, o sea de hipersonido. Hemos estudiado esta propagación, la naturaleza de la onda producida, distintas formas de detección de la onda y hemos hecho ingeniería de nanoantenas para direccionar el sonido. Para poner de manifiesto el esquivo fenómeno del magnetismo óptico, hemos usado antenas dieléctricas que, al ser capaces de confinar la luz debido a oscilaciones de electrones de ligadura, pueden sostener campos magnéticos en su seno a frecuencias ópticas, a diferencia de las antenas plasmónicas, en las cuales estos campos magnéticos generalmente desvanecen. Utilizando un microscopio combinado confocal-fuerza atómica con modos de operación ad hoc desarrollados en el laboratorio, somos capaces de medir la fuerza ejercida por los modos magnéticos alojados en nanoantenas dieléctricas de distintos tamaños. |
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