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Nuevo avance en materiales ópticos
Investigadores de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) y el CSIC han desarrollado una técnica innovadora que combina implantación iónica y láser de femtosegundos para crear nanocompuestos ópticos avanzados. El trabajo, publicado en "Materials Today Nano", sienta las bases para una nueva generación de materiales personalizables con aplicaciones en óptica, sensores y fotónica.
Esquema de la respuesta óptica combinada de nanopartículas de oro embebidas en vidrio y fenómeno de interferencia. Comunicación IO-CSIC
Investigadores del Centro de Microanálisis de Materiales y del Departamento de Física Aplicada de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), en colaboración con el Grupo de Procesado por Láser del Instituto de Óptica del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), han logrado un avance significativo en el desarrollo de materiales ópticos avanzados.
En un artículo publicado en la revista Materials Today Nano, los equipos presentan un método innovador que combina la implantación iónica de alta energía y el procesamiento con láser de femtosegundos para diseñar nanocompuestos optoplasmónicos altamente sintonizables. Estas estructuras ofrecen aplicaciones prometedoras en óptica avanzada, sensores y tecnologías fotónicas.
El estudio marca un hito en la nanotecnología aplicada, abriendo nuevas rutas para el diseño de materiales ópticos multifuncionales y ajustables. "Estos resultados no solo demuestran el poder de combinar técnicas físicas para fabricar nanocompuestos innovadores, sino que también subrayan su utilidad en el desarrollo de dispositivos ópticos a medida", destacan los autores.
Combinación de técnicas físicas
El proceso comienza con la creación de un nanocompuesto a través del dopado de una matriz de vidrio sodocálcico con nanopartículas de oro (Au). Mediante la implantación iónica, iones de oro a alta energía (1,8 MeV) son introducidos en el vidrio, y un posterior recocido térmico a 500 °C promueve la formación de nanopartículas. Este tratamiento inicial confiere al material una respuesta óptica distintiva que combina resonancia plasmónica y efectos de interferencia óptica generado por la profundidad de las partículas en el vidrio, a partir de 480 nanómetros de profundidad.
En la segunda etapa, un láser de femtosegundos (130 fs, 800 nm) se emplea para modificar las propiedades del nanocompuesto de manera precisa y controlada. Este procedimiento permite ajustar las características ópticas del material, que adquiere propiedades únicas. En particular, se modifica la resonancia plasmónica de las nanopartículas de oro, el efecto de interferencia Fabry-Pérot o ambos a la vez.
El resultado es un material con características optoplasmónicas excepcionales, cuyo diseño sería imposible con métodos tradicionales de implantación iónica de baja energía. La capacidad de personalizar sus propiedades abre nuevas oportunidades en aplicaciones como filtros espectrales, codificación de información mediante patrones de color y dispositivos para el control de luz.
Además, el método es escalable y adaptable a otros vidrios, lo que amplía su potencial en la industria de los materiales avanzados.
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Referencia bibliográfica:
Irene Solana, María Dolores Ynsa, Fátima Cabello, Fernando Chacón Sánchez, Jan Siegel, Mario García Lechuga. “Optoplasmonic tuneable response by femtosecond laser irradiation of glass with deep-implanted gold nanoparticles”. Materials Today Nano 28 (2024) 100526
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