Control del crecimiento de cristal para obtener mejores materiales vítreos
Las clases de vidrio que contienen nanopartículas metálicas están suscitando el interés de cara a posibles aplicaciones fotónicas gracias a sus excepcionales propiedades ópticas lineales y no lineales. Estas propiedades vienen determinadas por las oscilaciones del plasmón superficial de los agregados de metal, cuya resonancia guarda una relación estrecha con la concentración, la distribución y la forma de las nanopartículas. Otro factor importante es la matriz dieléctrica circundante, que influye en el movimiento de la energía eléctrica y magnética. La optimización de materiales vítreos mediante la manipulación de sus propiedades nanoestructurales podría facilitar el desarrollo y la producción de elementos ópticos, nanodispositivos y materiales no lineales. Una manera de conseguirla sería emplear técnicas basadas en láser que permitieran modificar la forma y el tamaño de los agregados de metal, habiéndose ya demostrado que se trata de una herramienta potente y flexible para controlar y optimizar las propiedades ópticas lineales y no lineales de materiales compuestos. Se puede lograr modificando por medios de ingeniería las propiedades ópticas del material, para lo cual hay que conseguir controlar la distribución de las nanopartículas en la matriz vítrea. Los investigadores se han planteado la opción del láser de femtosegundos (FSL) para sacar partido a esta posibilidad. El proyecto Femtonano («Nanoagregados inducidos por láser de femtosegundos en vidrios para aplicaciones fotónicas») se puso en marcha con la finalidad de ampliar los conocimientos en este ámbito, para lo cual estudió la interacción entre la luz y la materia y, de manera especial, los procesos multifotón. Se trata de una labor esencial de cara a los esfuerzos por desarrollar nuevos dispositivos ópticos basados en el dominio de las nanopartículas. Los responsables de este proyecto financiado con fondos europeos trataron de comprender con mayor precisión la manera en que se forman las nanoestructuras metálicas en los medios vítreos y también hallar una manera de manipular la forma y la distribución del nanoagregado dentro de la matriz dieléctrica. Los pulsos en femtosegundos presentan un gran potencial por lo que se refiere al procesado microscópico selectivo en cuanto al espacio y a la formación de microestructuras tridimensionales modificadas. El procesamiento con FSL ya se ha utilizado para la fabricación de varias clases de dispositivos ópticos funcionales integrados, entre los que se incluyen guías de onda ópticas en 3D, memoria óptica y cristales fotónicos. Gracias a la investigación realizada sobre los nanoagregados inducidos por FSL en vidrios para aplicaciones de fotónica, los integrantes del equipo consiguieron proponer un mecanismo posible para la conformación de dichos nanoagregados y también para comprender más a fondo la influencia de las condiciones de irradiación con láser sobre los comportamientos de los nanoagregados. Los experimentos realizados revelaron los campos de tensión inducidos por la irradiación con FSL y permitieron describir los efectos de variar la intensidad y la dirección de escritura. El equipo de Femtonano aplicó con resultados satisfactorios la irradiación con FSL para escribir líneas cristalinas en el interior de vidrio de sílice multicomponente y para identificar las ventanas de procesamiento con láser y la composición de la matriz vítrea de acogida. Esta técnica de cristalización sienta las bases para futuros trabajos encaminados a la obtención de memorias ópticas tridimensionales, pantallas integradas de estado sólido y, quizás, incluso dispositivos optoelectrónicos integrados. Pese a todo, queda pendiente una definición que muestre la manera de lograr un control sencillo de la orientación del crecimiento del cristal en el interior de vidrios. Los socios de Femtonano pretenden continuar sus esfuerzos en este sentido incluso tras la finalización del proyecto.
