Sobre el comportamiento electromagnético de pequeñas partículas dieléctricas de alto índice de refracción

Abstract

Se ha estudiado el comportamiento electromagnético de diferentes geometrías de nanopartículas dieléctricas de alto índice de refracción con el objetivo de analizar las posibles aplicaciones de este tipo de nanoestructuras. En particular, se han considerado partículas aisladas y agregados. Para los primeros, se han evidenciado las capacidades de las nanopartículas tanto puras, constituidas por materiales de alto índice de refracción, como formadas por un núcleo metálico y una corteza dieléctrica de alto índice de refracción como sensores. Además, también se ha investigado el comportamiento electromagnético de estas nanoestructuras en función de su tamaño. Adicionalmente, nanopartículas núcleo metálico-corteza dieléctrica de alto índice de refracción excéntricas han sido exploradas. Dependiendo del desplazamiento del núcleo respecto al centro de la nanopartícula, se han puesto de manifiesto diferentes aplicaciones: construir dispositivos de conmutación óptica y aumentar la eficiencia de las células solares. Ambas pueden ser mejoradas utilizando dímeros de partículas dieléctricas de alto índice de refracción más pequeñas que la longitud de onda de la radiación excitadora. Para profundizar en la posibilidad de usar nanopartículas dieléctricas de alto índice de refracción en aplicaciones de células solares, se ha analizado la fracción de radiación que es difundida hacia el sustrato fotosensible cuando agregados de nanopartículas de alto índice de refracción se disponen sobre su superficie.

We have studied the electromagnetic response of different geometries of High Refractive Index Dielectric (HRID) nanoparticles in order to analyze possible applications of this kind of nanostructures. In particular, isolated particles or aggregates have been considered. For the former, the great capabilities of either pure or metallo-HRID core-shell nanoparticles for sensing purposes have been evidenced. In addition, the electromagnetic behavior of those structures as a function of the nanoparticle size has been investigated. Furthermore, eccentric metallo-dielectric core-shell nanoparticles have been explored. Depending on the core displacement from the nanoparticle center, different applications have been shown: building switching devices and increasing the efficiency of solar cells. Both of them can be improved by means of dimers of HRID subwavelength particles. To go further in the possibility of using HRID nanoparticles for solar cells applications, the fraction of radiation that is scattered into the photosensitive substrate has been analyzed when aggregates of HRID nanoparticles are located on its surface.