El proyecto propuesto es un estudio experimental y teórico de microestructuras uni- y bi-dimensionales en la escala nanométrica para aplicaciones fotónicas compactas, tales como lagunas de banda fotónicas, guías de onda on-chip, representación óptica y grabado de datos de campos cercanos y lejanos con súper-resolución, y refracción negativa. En la primer etapa del proyecto, el trabajo se concentrara en la fabricación de microestructuras con varias técnicas disponibles en nuestros laboratorios, tales como deposición por vapor, deposición por ablación láser, petardeo magnético reactivo de CD, y deposición sol-gel, etc. Tres tipos de microestructuras se consideraran, (1) súper-lattices uni-dimensionales, esto es, películas delgadas encimadas en multi-capas, (2) microestructuras uni-dimensionales, como, por ejemplo, hoyos y partículas pequeñas en una película delgada o en la superficie de un sustrato, (3) combinaciones de microestructuras uni- y bi-dimensionales. Los materiales considerados para la fabricación de muestras de microestructuras son los siguientes, metales (por ejemplo, oro, plata, aluminio, y cobre), semiconductores (por ejemplo, silicón, sílice, y sus compuestos), y síntesis químico o físico de varios materiales (tales como, nitruro de aluminio y materiales dopados con tierras raras). Conforme a la teoría electromagnética, estas muestras con microestructuras exhibirán características fotónicas, tales como lagunas de banda fotónicas, efectos no lineales, y refracciones extraordinarias (refracción negativa, por ejemplo) en el campo cercano así como en el campo lejano óptico. Estas características fotónicas son útiles para varias aplicaciones fotónicas en el diseño de dispositivos fotónicos y otras aplicaciones ópticas. En la segunda etapa del proyecto, las muestras fabricadas se caracterizaran con técnicas especificas para las microestructuras. Se utilizara un gama amplio de técnicas de caracterización, tales como, análisis Auger y LEED, microscopia de electrones de barrido, microscopia de fuerza atómica de barrido, dispersión de rayos X, y microscopia/espectroscopia óptica de alta resolución. En la tercera etapa del proyecto, las muestras caracterizadas serán estudiadas con herramientas ópticas. Se tomaran espectros de campo cercano y campo lejano en la búsqueda de características fotónicas significativas y controlables. Para sistemas uni-dimensionales de multi-capas de películas delgadas, el énfasis será en lagunas de banda fotónicas, mientras que para muestras con microestructuras bi-dimensionales, el guiado de onda superficial y la transmisión fotónica será monitoreada. En paralelo, simulaciones teóricas de las características fotónicas se realizaran basándose en análisis de elemento finito. Dos programas se aplicaran, ambos apoyados por MATLAB, COMSOL y FDTD. En el cuarto paso del proyecto, las correlaciones entre la fabricación y la caracterización de las muestras será analizada en vista de las características fotónicas observadas. Se propondrán posibles aplicaciones en dispositivos fotónicos compactos, y se demostrara la física subyacente de los fenómenos observados._x000D_

El propósito principal del proyecto propuesto es comprender teóricamente y observar experimentalmente propiedades fotónicas de microestructuras en una y dos dimensiones. Primero, en la etapa de fabricación de las muestras, realizaremos procesos de punta para formar nanoestructuras en distintos materiales. Segundo, estudiaremos como estas muestras se pueden caracterizar utilizando varias técnicas. Tercero, estableceremos modelos teóricos útiles para estudiar estos sistemas y proponer nuevos diseños acorde con ciertas características fotónicas. Finalmente, propondremos aplicaciones de los hallazgos en varios campos, tales como, la posibilidad de construir dispositivos ópticos en la óptica integrada, súper resoluciones en microscopia y espectroscopia, sensibilidad ultra-alta en sensores ópticos, y grabación óptica de alta densidad.