Hoy en día la información se transmite ya sea a través de fibras ópticas o de circuitos electrónicos. Lo ideal sería unir estas dos formas de transmisión de señales; sin embargo esto es imposible ya que la electrónica y la fotónica operan en diferentes escalas; por lo que se necesitaría un arreglo enorme de foto diodos y láseres para lograr la conversión de la señal fotónica a la electrónica y viceversa; lo cual terminaría en un gran desperdicio de energía. Ante este problema, se plantea la construcción de un dispositivo nanoestructurado que posea la combinación correcta de propiedades electrónicas y ópticas capaces de procesar las señales de manera rápida y sin pérdida de energía. El objetivo principal de esta investigación es el sintetizar un dispositivo nanoestructurado con posibles aplicaciones en la industria de las comunicaciones, como lo sería el caso de una guía de onda nanoestructurada, y que logre conservar la intensidad de la señal de entrada, después de llegar a su destino; aunque lo ideal, sería que este dispositivo, no sólo lograra conservar la intensidad, sino que la amplificara durante su recorrido. Durante mi investigación actual he logrado crear dispositivos plasmónicos conteniendo nanopartículas de silicio y metálicas (Ag y Au), embebidas en una misma matriz de sílice. Este sistema nanoestructurado, ha logrado amplificar hasta 3.5 veces la señal fotoluminiscente (en el caso de la Ag), producida por las nanopartículas de silicio. El nuevo reto en esta investigación que se está sometiendo a evaluación, será obtener mayores grados de amplificación, usando para ello, otros metales (Cu) y la combinación de Ag, Au, Cu y Si, crecidos en multicapas dentro de la matriz de sílice. Para generar estos dispositivos y estudiar las propiedades ópticas de los mismos, el proyecto se puede resumir en las siguientes etapas: 1. Generación de nanopartículas de Si y Cu para formar un dispositivo nanoestructurado simple. Iones de Si, así como Cu, se implantarán en una matriz de sílice usando un acelerador-implantador. Las implantaciones de Cu se llevarán a cabo a diferentes energías, con el fin de crear sistemas con diferentes configuraciones de distancia entre las nanopartículas de Si y de Cu, pues de esta distancia dependerá el grado de amplificación de la señal fotoluminiscente. 2. Generación de sistemas de multicapas compuestos por distribuciones de nanopartículas de silicio y metálicas(Ag, Au y Cu). 3. Estudios ópticos. Se estudiará la señal fotoluminiscente de los materiales para medir los cambios producidos en ésta, relacionados con la distancia existente entre las nanopartículas de Si con las de Cu; así como en el caso de los sistemas compuestos por multicapas. Para observar de manera indirecta las nanopartículas metálicas, se medirá la absorción óptica del material al estudiar el plasmón de resonancia tanto de la Ag, Au y Cu en todos los sistemas. 4. Mediante la técnica analítica de origen nuclear Retrodispesión de Rutherford, se estudiará la composición elemental del material, así como el perfil de concentración de los metales y de las impurezas en el sustrato. 5. Se estudiarán los efectos ópticos no lineales de los sistemas. A través de una configuración de multi-ondas láser aplicada a estos materiales, se pretende controlar la velocidad, la magnitud y la dirección de rayos láser de alta intensidad. Las excitaciones láser inducidas en la muestra mediante pulsos de nano- y femto-segundos generán una respuesta óptica no lineal asociada a fenómenos ópticos con distinta manifestación vectorial.

Con los sistemas que he producido hasta este momento, sólo es posible tener ciertos grados de amplificación definidos, pues ésta depende en gran medida de la distancia entre las nanopartículas de silicio y las metálicas (Ag y Au, producidas y estudiadas hasta el momento); por lo que se propone construir nuevos dispositivos formados por nanopartículas de otros elementos (por ejemplo Cu, que se sabe también presenta un plasmón de resonancia, y se obtendrá un acoplamiento entre el plasmón de las nanopartículas de Cu y los puntos cuánticos de Si) y así obtener una gran gama de niveles de amplificación de la señal fotoluminiscente. Por otro lado, una vez que se conocen las propiedades de las nanopartículas de plata y oro al acoplarse con las nanopartículas de silicio, se quisiera experimentar con estos materiales (Ag, Au, además del Cu), pero formando multicapas dentro de la matriz de sílice. De esta manera, al tener un acoplamiento doble o triple, se cree que es posible producir una mayor amplificación de la señal fotoluminsicente. Debido a que durante el proceso de formación de las nanopartículas usamos energías altas de implantación, entonces las nanopartículas metálicas y de silicio quedarán embebidas en la misma matriz de sílice a profundidades tales que le darán al material mucha estabilidad, protección del medio ambiente, facilidad de manejo y duración a los dispositivos que se pudieran fabricar basados en este material. Esta característica de los dispositivos nanoestructurados que estamos sintetizando, es vital en las aplicaciones tecnológicas; pues si uno de los objetivos a futuro es generar guías de onda nanoestructuradas capaces de modificar selectivamente la intensidad de la señal que transporta, es necesario contar con materiales de alta duración, alta estabilidad y que estén protegidos contra el medio ambiente. La última contribuación se dará en el área de la óptica, pues a estos dispositivos nanoestructurados crecidos por implantación iónica, se les atribuye diferentes mecanismos de no linealidad óptica quasi-instantánea, con aplicaciones potenciales en comunicaciones ópticas para sistemas de amplificación, modulación y guiado de luz polarizada.