Comportamiento electromagnético de nanopartículas dieléctricas. Dependencia con las propiedades ópticas.

Abstract

RESUMEN: Las nanopartículas dieléctricas de alto índice de refracción iluminadas con radiación electromagnética han sido propuestas recientemente como alternativa a las nanopartículas metálicas para generar campos electromagnéticos muy intensos en su entorno en zonas menores que la longitud de onda de la radiación incidente. Estas estructuras que presentan multitud de aplicaciones en campos como la medicina, los sistemas de comunicación o las energías renovables entre otros, tienen la ventaja de no presentar pérdidas óhmicas. Además, sus propiedades magnetodieléctricas pueden ser aprovechadas para producir efectos de direccionalidad en la luz difundida. Estos aspectos electromagnéticos dependen de la geometría (tamaño y forma), y de las propiedades ópticas de las nanopartículas y del medio que las rodea. Mediante este trabajo se pretende estudiar el comportamiento electromagnético de nanopartículas dieléctricas de alto índice de refracción. Para ello se ha realizado un estudio sistemático de las eficiencias de absorción, scattering y extinción, así como el cambio que sufren las diferentes resonancias eléctricas y magnéticas, en función de las propiedades ópticas de las nanopartículas. Por otra parte, se ha analizado la sensibilidad de las condiciones de Kerker que afectan a la direccionalidad y alcance de la luz difundida en función de las propiedades ópticas de las nanopartículas.

ABSTRACT: High refractive index dielectric particles which are illuminated by electromagnetic radiation have been recently proposed as an alternative to the metallic ones to generate very intense electromagnetic fields in its vicinity in smaller areas than the wavelength of the incident radiation. These structures present many applications in fields as medicine, optical communications or renewable energies. They do not present ohmic losses and their magnetodielectric properties allow to produce directionality effects on the scattered light. This electromagnetic behavior depends on the geometry (size and shape) and on the optical properties of the nanoparticles and on the optical properties of the medium that surround them. Through this work it is pretended to study the electromagnetic behavior of dielectric nanoparticles with high refractive index. To do that it has been carried out a systematic study of the absorption, scattering and extinction efficiencies, as well as the change that the electric and magnetic resonances suffer as a function of the nanoparticles’ optical properties. Moreover, it has been analyzed the Kerker’s conditions’ sensibility and the directionality and scope of the scattered light as a function of the nanoparticle’s optical properties.