En este proyecto se propone continuar hacia adelante con las investigaciones que se han venido realizando en torno a la síntesis de nanopartículas metálicas y la formación guías de onda utilizando la irradiación con iones en el Instituto de Física, de tal manera que ahora se buscará la integración de ellas entre sí. De esta manera el objetivo principal del proyecto es estudiar los procesos básicos para la incorporación de nanoestructuras metálicas en el interior de guías de onda creadas sobre sustratos rectangulares delgados de sílice utilizando la irradiación con iones a energías del orden de varios millones de volts. Se busca que las nanoestructuras metálicas se encuentren ocupando regiones de apenas unas cuantos micrómetros cúbicos y que estén alojadas en el interior de secciones de las guías de onda para así poderles conferir efectos particulares a la luz que sea transmitida a través de ellas. La creación de las guías de onda será por medio de la irradiación de sustratos de sílice planos con iones (He, C o Si) a energías de varios MeV. Sobre los sustratos se les coloca una mascarilla con el patrón de guías de onda deseados, de tal manera que queden "gravando" los canales cuadrados de unos cuantos micrómetros por donde se desea enviar la luz. Posteriormente estudiará la incorporación de nanopartículas metálicas (cobre, plata y oro) a secciones específicas de las guías creadas utilizando directamente la implantación de iones o por medio de la difusión asistida de elementos metálicos por la irradiación con iones. También se considera la aplicación de tratamientos térmicos para la nucleación de los cúmulos metálicos. En ambos casos la síntesis de los sistemas nanoparticulados dependerá de las condiciones irradiación, como son el tipo y energía de los iones, afluencia y potencia de irradiación. Se realizarán estudios sobre los efectos de estos parámetros y se buscaran las mejores condiciones de equilibrio con las cuales se obtengan la mejor nucleación posible sin degradar las propiedades de guiado de luz de los canales "gravados" en el sustrato de sílice. Una vez conseguido lo anterior se procederá a la modificación de formas y orientaciones de los sistemas nanoparticulados utilizando también los procesos de irradiación con iones. Con ellos es posible generar efectos de alargamiento en las partículas y orientarlas todas en una misma dirección espacial. Así también es posible disminuir su tamaño promedio para ajustarlo a frecuencias del plasmón de resonancia que puedan considerarse apropiadas para luz de determinada longitud de onda. En todos los casos se analizarán los efectos del tamaño, forma y orientación de nanoparticulado metálico en las propiedades de la luz transmitida por las guías. Se plantea determinar las mejores condiciones para la incorporación de estas nanoestructuras metálicas y que además presenten propiedades ópticas promisorias para la transmisión de luz y su probable aprovechamiento en el desarrollo de compuertas ópticas. Finalmente cabe mencionar que la utilización de la irradiación o la implantación con iones resulta ser el procedimiento más conveniente para la introducción de nanopartículas metálicas en este tipo de redes de guías de onda sobre sustratos planos

En un primer aspecto, este proyecto constituye en un nuevo paso hacia adelante en las investigaciones que se realizan en torno a la síntesis de nanoparticulas metálicas y la formación guías de onda utilizando la irradiación con iones en el Instituto de Física. En este ámbito se han realizado investigaciones que han resultado en avances para la síntesis de nanopartículas metálicas en matrices de dióxido de silicio y su modificación estructural que les brinda propiedades ópticas lineales y no lineales particulares. Además se han hecho estudios en la formación de guías de onda utilizando mascarillas. En un segundo aspecto el proyecto constituye la integración de estas dos experiencias para la incorporación de partículas metálicas en zonas de las guías de onda y poder estudiar los efectos que estas producen en cuanto a la luz que se transmite por ellas. Para ello se buscará determinar el proceso físico más conveniente para lograr la creación de estas nanoestructuras con las propiedades ópticas lineales Finalmente, en un tercer aspecto los estudios de este proyecto son a nivel de investigación básica, pero sus resultados podrán ser de utilidad para la creación de dispositivos opto-electrónicos de respuesta ultra-rápida. En este caso es conveniente mencionar que la implantación de iones es ampliamente utilizada en la industria microelectrónica y la irradiación con iones a energías del orden de MeV se emplea para la creación de guías de onda en sustratos planos. De esta manera la implantación con iones se presenta como un medio muy promisorio para lograr la integración de micro circuitos con propiedades opto-electrónicas en microcomponentes de unos cuantos centímetros.