RESUMEN: El comportamiento electromagnético de nanoestructuras metálicas en el ámbito de la nanofotónica resulta de gran interés por las numerosas aplicaciones que tiene. Este tipo de nanopartículas, al ser iluminadas con radiación espectralmente adecuada, son capaces de generar resonancias plasmónicas localizadas, lo que se traduce en una intensificación del campo electromagnético en las inmediaciones de dichas nanopartículas. La mayoría de los experimentos que se realizan son en aproximación de campo lejano, a grandes distancias de las muestras, pero las moléculas analizadas se colocan en el entorno de las nanoestructuras. Esto hace que conocer la respuesta espectral, de las estructuras en cuestión, en ambos regímenes sea de gran interés. De esta forma, se pueden comparar ambos comportamientos y así evitar cometer errores sistemáticos en las medidas realizadas. En este trabajo, se estudia el comportamiento electromagnético de nanopartículas metálicas aisladas o formando sistemas de dímeros, en los que las partículas se han considerado con tamaños mucho menores que la longitud de onda de la radiación incidente. Para el caso de partículas aisladas, el estudio realizado se ha llevado a cabo mediante la teoría de Mie y con el modelo de Lorentz-Drude (considerando las partículas como dipolos). Por su parte, para los dímeros hemos hecho uso del método del dipolo acoplado (considerando las interacciones entre nanopartículas) para estudiar su comportamiento espectral. En el estudio realizado nos hemos centrado en el análisis espectral del campo difundido. En concreto, se han observado los desplazamientos y ensanchamientos de las resonancias plasmónicas en función del tamaño de las nanopartículas, y de la distancia entre ellas en el caso de los dímeros. Los resultados encontrados muestran los desplazamientos de las resonancias plasmónicas tanto en campo cercano como en lejano, la presencia de ”hot spots” en dímeros y la posibilidad de usar estos sistemas como sensores del medio que los rodea. El estudio se ha realizado para dos materiales metálicos diferentes: Oro, con frecuencia de resonancia en el rango del visible (entorno a 550nm), y Galio, con frecuencia de resonancia próxima al ultravioleta cercano (alrededor de 450nm).
ABSTRACT: The electromagnetic behaviour of metallic nanoestructures in the nanophotonic field is of great interest because of its numerous applications. This type of nanoparticles are able to generate localized plasmon resonances when they are illuminated with adequate spectral radiation which translates into an enhancement of the electromagnetic field in the vicinity of the nanoparticle. Most experiments carried out are performed in far field approach, but the analysed molecules are in the vicinity of these nanoestructures. So, it is of great interest to know the spectral response in both approaches in order to compare performances and avoid systematic errors in measurements. This report studied the electromagnetic behaviour of isolated metallic nanoparticles and dimers, considering particle sizes much smaller than the wavelength of the incident radiation. For isolated particles, the study has been carried out by means of the Mie theory and with the Lorentz-Drude model (considering the particles as dipoles). On the other hand, for dimers we have used the couple dipole method (considering the interactions between particles) to study their spectral behaviour. In the study we focused on the spectral analysis of the scattering field. In particular in observing the red-shift and broadening of the localized plasmon resonances as a function of particle size, and distance between particles for the dimers case. The results found show the resonance shift both in the near and far field, the presence of hot spots for dimers and the possibility of using these systems as sensors of the surrounding enviroment. In the study we have used two different metallic materials: Gold, whose resonance frequency is in the visible range (approximately 550nm), and Gallium, whose resonance frequency is close to the near ultraviolet (approximately 450nm).
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