Recientemente, el Grupo de Análisis y Modificación de Materiales con Aceleradores de Iones (GAMMAI) del Instituto de Física, ha podido cambiar la forma de nanopartículas de Ag en SiO2, transformándolas de una forma cuasiesférica, a una alargada y con orientación única, en forma controlada. Este resultado, el primero publicado en la literatura para partículas de Ag, abre una gran posibilidad de manipular el plasmón de superficie en forma controlada. El proceso de alargamiento de las nanopartículas se realizó por medio de irradiación de nanoparticulas en SiO2 obtenidas por implantación y tratamientos térmicos adecuados y posteriormente irradiadas con iones de alta energía. El proceso de alargamiento por esta técnica es muy reciente, por lo que está muy poco estudiado y no existe un modelo que lo explique. Nosotros nos proponemos estudiar el proceso para ayudar a aclarar cual es la dinámica de estos alargamientos. Por tratarse de la obtención de un material sólido, es decir, nanopartículas en SiO2, alargadas con una dirección preferencial, esto da como resultado un nanocompósito con una respuesta óptica anisotrópica lo que permite distinguir entre diferentes resonancias del plasmón de superficie utilizando luz polarizada. La originalidad de este proyecto estriba en que se estudiará este proceso de alargamiento del cual se sabe muy poco. Se construirán guías de onda con partículas de Au o Ag semiesféricas o alargadas, algo hasta el momento no publicado en la literatura. Se estudiarán las propiedades ópticas de estos materiales nanoestructurados, tanto las ópticas lineales como la absorción, determinando el comportamiento de la resonancia del plasmón de superficie y la birrefringencia, así como de sus propiedades ópticas no lineales, enfocado a la medida de la suceptibilidad eléctrica de orden 3. Se determinarán las propiedades de la guía como el confinamiento y la transmisión para varias longitudes de onda para las guías tanto de partículas cuasiesféricas como alargadas. Así mismo, se realizará una caracterización de las propiedades ópticas nolineales de tercer orden de las guias producidas, usando para esto pulsos con duración de pico y femtosegundos. Aunque ya ha habido estudios de las propiedades ópticas de nanoparticulas metálicas en matrices vítreas, hasta donde sabemos, esta es la primera vez que se estudiaría la respuesta nolineal de guías de onda que contienen nanopartículas. Este estudio consideramos que se pueda realizar en tres años y constituye el objetivo final de este proyecto que se presenta en esta convocatoria.

Dado que los estuduios de nucleación y de la caracterización de las nanoaprtículas darán mucha información sobre el sistema, esto nos permitirá contribuir en varios aspectos. Uno de ciencia básica que es dar información de la deformación de las partículas con el objeto de proporcionar un modelo para el mecanismo de la deformación tal y como se plantea en los antecedentes. El estudio de las propiedades ópticas de estos sistemas tan nuevos es de por si ya una contribución. Nuestra intención con este proyecto es comenzar a estudiar también la posibilidad de construir guías de onda a base de materiales nanoestructurados con importantes propiedades ópticas no lineales, lo que permitirá construir dispositivos para la conmutación óptica. Esta será una contribución importante desde el punto de vista technológico. Por lo tanto, consideramos que no sólo contribuiremos a las nanociencias desde el punto de vista de investigación básica, sino que, debido a la técnica de nucleación de las nanopartículas metálicas en sílice que se emplea (implantación de iones), se puede explorar la construcción de guías de onda no lineales que tengan una transmisión buena, contribuyendo a la technología.