Plasmones y skyrmiones en el March Meeting de Baltimore 2016

Por Gervasi Herranz, ICMAB-CSIC

En esta aportación destaco alguna de las cosas que me parecieron más relevantes de mi estancia en el APS March Meeting que tuvo lugar del 14 al 18 de marzo en Baltimore, USA.

En el campo de la plasmónica, me pareció interesante los resultados obtenidos por Matt Sheldon (Department of Chemistry, Texas A&M University) en el campo de los efectos plasmoeléctricos., en los que se explota la conversión de luz en potencial eléctrico. Para ello diseñan nanopartículas (usualmente oro) en contacto con semiconductores. Para luz azul –con una longitud de ona por debajo de la resonancia plasmónica–, resulta un potencial de signo negativo. Para luz roja –longitud de onda por encima de la resonancia –, resulta un potencial positivo. El potencial eléctrico puede llegar a ser de hasta 100 mV bajo una iluminación de 100 mW/cm2. A destacar también son los trabajos del grupo de M. Sheldon usando resonancias plasmónicas para inducir efectos Faraday inversos, es decir, inducir campos magnéticos mediante luz circularmente polarizada. Más información en Abstract: A23.00001 : Plasmonic Nanomaterials for Optical-to-Electrical Energy Conversion.

En su charla sobre Metasuperficies dieléctricas (Abstract: E23.00001 : Dielectric metasurfaces), Jason Valentine, de la Vanderbilt University habló del uso de dieléctricos como alternativa a materiales plasmónicos (que incorporan metales). Su actividad se ha centrado en el desarrollo de diferentes dispositivos, incluyendo materiales que cambian la polarización de la luz y su fase, así como de dispositivos resonantes. En su charla se puso de relieve que, aunque el aumento de campo cercano es mucho más alto usando plasmones, usando solamente dieléctricos se pueden lograr asimismo resonancias de alto Q (típicamente un orden de magnitud más grande).

Thang Hoan, de la Duke University presentó un trabajo (Abstract: E23.00004 : Dynamic tuning of lattice plasmon lasers with long coherence characteristics) sobre láseres plasmónicos. Sus experimentos –usando interferometría de tipo Michelson – revelaron tiempos de coherencia de 2 ps, y coherencias espaciales de al menos 600 micras.

En su charla invitada (Abstract: P1.00004 : Plasmons, hot electrons and nanoscale heat transfer), Naomi Halas (Rice University) habló de las ventajas de incorporar el aluminio como metal en plasmónica, debido a su estabilidad y calidad de resonancias plasmónicas. Otro de los aspectos resaltados en su charla es el uso de plasmones para la generación de “hot electrons” de interés para dispositivos optoelectrónicos. Usando este principio, se pueden concebir espectrómetros que explotan las corrientes generadas a partir de luz incidente sobre antenas plasmónicas, que generan pares de electrón-hueco que pueden saltar barreras de Shottky. Naomi Halas describió también un experimento espectacular, en que nanopartículas de oro disueltas en agua pueden hacerla hervir en cuestión de segundos, gracias al calor generado por las resonancias plasmónicas localizadas en las nanopartículas. Este interesante experimento puede tener aplicaciones muy relevantes en la industria química, particularmente en la destilación de productos químicos, que son procesos que consumen mucha energía.

Urmas Nagel (Natl Inst of Chem Phys & Biophys, Tallinn), expuso sus experimentos (Abstract: R30.00003 : Non-reciprocal directional dichroism in the AFM phase of BiFeO3 at THz frequencies) que demuestran que las excitaciones de ondas de spin excitadas por radiación THz en cristales de BiFeO3 se propagan no recíprocamente, es decir, su propagación a lo largo de una dirección es diferente a la propagación en el sentido inverso. El efecto es el resultado del momento toroidal resultante del vector antiferromagnético perpendicular a la dirección de la polarización ferroeléctrica de este material multiferroico.

Alber Fert (UMP-CNRS Thales) habló en su charla de skyrmiones en sistemas de capas finas de materiales magnéticos. Uno de los resultados más interesantes es la observación de skyrmiones a temperatura ambiente, de un tamaño de hasta unos 100-150 nanómetros en capas de Ir/Co/Pt y W/Co/Pt. Se ha estudiado asimismo la dependencia de las características de los skyrmiones en función de varios parámetros (grosor, rugosidad) así como la descripción teórica basándose en interacciones de tipo Dzyalozhinskii-Moriya.