Descripción del proyecto
El desarrollo de dispositivos con un índice de refracción de la luz próximo a cero marca el inicio de una nueva era en la nanofotónica
La fotónica es la ciencia dedicada al control de la luz. Gracias al desarrollo de los láseres hace más de un siglo, la fotónica prosperó con la integración de láseres y fibras ópticas, lo que favoreció la revolución de las telecomunicaciones y el auge de internet. La fotónica moderna abarca hoy en día áreas relevantes de investigación y desarrollo como, por ejemplo, la electrónica cuántica, la óptica cuántica y la optoelectrónica. Más recientemente, los nuevos materiales con un índice de refracción de la luz próximo a cero se han convertido en un tema de gran interés debido a su gran potencial de innovación. Sus exóticas interacciones entre la luz y la materia, así como sus fenómenos ondulatorios, auguran una revolución en la nanofotónica. El proyecto NZINATECH, financiado con fondos europeos, se propone demostrar el potencial de medios con un índice de refracción de la luz próximo a cero mediante la aplicación de la investigación básica en dispositivos prácticos, con lo que se mejorará notablemente la comprensión de la teoría cuántica de las interacciones entre la luz y la materia.
Objetivo
Near-zero-index (NZI) media is a family of photonic nanostructures (continuous media and/or metamaterials) characterized by a near-zero refractive index. As the refractive index approaches zero, spatial and temporal variations of the electromagnetic field decouple, giving rise of a regime of qualitatively different light-matter interactions. Therefore, NZI nanostructures exhibit a unique optical response, where a concept as basic as the geometry plays an essentially different role. Examples of the exotic wave phenomena include transmission through deformed waveguides, cavities whose resonant frequency does not depend on the geometry of their external boundary, nonradiating modes in three-dimensional open cavities, violation of effective medium theories, anomalous dispersion, nonperturbative nonlinear optics, to name a few.
These unconventional effects have a high potential for technological innovation. However, the crucial challenge of transforming these basic phenomena into practical devices has not yet been addressed. In NZINATECH, we will address this challenge pushing forward the basic theoretical research on NZI media to the stage of NZI nanophotonic technologies. To this end, we have outlined an ambitious research plan that includes the experimental demonstration of NZI devices in different material platforms, including polar dielectrics, doped semiconductors and silicon photonics. This multidisciplinary research plan will combine the fields of NZI media, metamaterials, quantum optics, electron-beam spectroscopy, thermal emission and silicon photonics.
Our results will also open new areas of research for NZI media, including nontrivial interactions of NZI optical modes with free-electrons and small quantum systems. Finally, by examining fundamental questions in limiting cases (i.e. extreme constitutive parameters) we will provide a better understanding of the quantum theory of light-matter interactions.
Ámbito científico (EuroSciVoc)
CORDIS clasifica los proyectos con EuroSciVoc, una taxonomía plurilingüe de ámbitos científicos, mediante un proceso semiautomático basado en técnicas de procesamiento del lenguaje natural.
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Palabras clave
Programa(s)
Régimen de financiación
ERC-STG - Starting GrantInstitución de acogida
31006 Pamplona
España