Una investigación del CSIC ha logrado describir los efectos cuánticos que rigen las propiedades de estas estructuras

Hasta ahora, la óptica de estas nanoantenas se definía a través de ecuaciones de física clásica

El hallazgo aparece publicado en el último número de la revista ‘Nature Communications’

Una investigación del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha desarrollado un marco teórico que describe las propiedades subnanométricas de las nanoantenas ópticas. El nuevo modelo resuelve las características de este régimen especial de distancias gracias a la mecánica cuántica, que completa las explicaciones basadas en ecuaciones de física clásica. El trabajo ha sido publicado hoy en la revista Nature Communitacions.

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 Clerck 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. Este proceso 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 del Centro de Física de Materiales del CSIC Javier Aizpurua, que ha
dirigido el trabajo, cuenta 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 nanoestructura y los efectos cuánticos que aparecen a distancias
subnanométricas”, añade.

Según el investigador del CSIC, “el hallazgo abre un nuevo camino para calcular y
diseñar los efectos cuánticos en antenas ópticas clásicas y en dispositivos
optoelectrónicos”. De la misma forma, todos estos efectos cuánticos tienen “una gran
importancia en diversas disciplinas como la bioquímica, la electrónica molecular y las
comunicaciones ópticas”, concluye Aizpurua.
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).