Dinámica de la respuesta mecano-óptica no lineal en nanopartículas metálicas integradas en distribuciones aleatorias

Abstract

RESUMEN: En este trabajo de investigación se realizaron estudios que permiten evaluar los cambios en la transmitancia óptica, así como otros efectos ópticos no lineales como la absorción utilizando moduladores mecánicos. Para la ejecución experimental se utilizaron películas delgadas sólidas conformadas por nanopartículas de oro y platino embebidas en una solución sintetizada de dióxido de titanio. Esta investigación se enfoca concretamente en el estudio de los efectos ópticos no lineales dependientes de las propiedades mecánicas y ópticas de nanopartículas de oro y platino. La respuesta óptica no lineal de tercer orden se exploró con la ayuda del segundo armónico proporcionado por un sistema láser Nd: YAG. Específicamente se verificó el efecto de absorción y transmitancia a diferentes frecuencias de pulso y potencia de irradiación inicial. Se planteó el estudio para observar los resultados en las modificaciones de los efectos ópticos producidos por el cambio en la aceleración tangencial de una película sólida incrustada con nanopartículas. Obteniendo una relación en la transmitancia de la luz con respecto a la velocidad a la que la película es rotada. Considerando el caso de la evaluación a través de la estimación del comportamiento de una sola nanopartícula. De esta forma se puede visualizar que la morfología de las nanopartículas, así como su composición y velocidad lineal a la que se mueven son elementos determinantes para el cambio en la transmitancia de la luz que pasa a través de ellas. La velocidad lineal genera un desplazamiento de traslación de las nanopartículas, sumado al movimiento rotacional inherente a su naturaleza. Con lo que este movimiento libre de las nanopartículas varía la zona de la nanopartícula que está siendo irradiada. Los resultados aquí obtenidos tienen potenciales aplicaciones tecnológicas como el desarrollo de compuertas lógicas ópticas, el diseño de nanosensores y nanoantenas; así como en dispositivos ópticos para aplicaciones médicas. ABSTRACT: In this research work, optical studies with mechanical modulators were carried out to measure changes in transmittance, as well as other non-linear optical effects such as absorption. For the experimental execution, solid thin films formed by gold and platinum nanoparticles embedded in a synthesized solution of titanium dioxide were used. This research focuses specifically on the study of the non-linear mechanic-optical effects dependent on the mechanical and optical properties of gold and platinum nanoparticles. For this it is essential to know the mechanical and optical properties of the bimetallic nanoparticles, particularly their Surface Plasmon Resonance. To guarantee evidence of plasmonic response, the UV-VIS spectrum associated with gold and platinum nanoparticles was evaluated. The third order nonlinear optical response was scanned with the help of the second harmonic provided by an Nd: YAG laser system. Specifically, the effect of absorption and transmittance was verified at different pulse frequencies and initial irradiation power. Considering the case of the evaluation of the behavior of the nanoparticles embedded in the thin film, through the estimation of the behavior of a single nanoparticle in this way it can be visualized that the morphology of the nanoparticles, as well as their composition and linear velocity at their move are determining elements for the change in the transmittance of the light that passes through them. The linear velocity generates a translational displacement of the nanoparticles, added to the rotational movement inherent to its nature. With what this free movement of nanoparticles varies the area of the nanoparticle that is being irradiated. The results obtained here have potential technological applications such as the development of optical logic gates, the design of nanosensors and nanoantennas; as well as in optical devices for medical applications.