Strong Light-Matter Coupling in Optical Materials

Irene Prieto Rodríguez (Universidad de Sevilla). Tutor: Hernán Ruy Míguez García

 

En este trabajo estudiamos el fenómeno de acoplamiento fuerte luz-materia entre moléculas de colorante y una cavidad metálica formada por dos espejos de plata enfrentados entre sí. Una cavidad óptica permite confinar en su interior un campo electromágnetico resonante con la transición molecular de interés, logrando así condiciones para alcanzar este régimen de acoplamiento. Incluso si la cavidad y el colorante están débilmente acoplados, intercambian energía, modificando la emisión espontánea del material. Cuando el acoplamiento es lo suficientemente intenso, transforma además el espectro de energía del sistema, creando nuevos estados híbridos luz-materia, denominados estados polaritónicos. Este proceso permite modificar significativamente las propiedades ópticas de un material al situarlo en una cavidad metálica, ofreciendo la posibilidad de diseñar configuraciones que favorezcan aplicaciones concretas, y contando además con una amplia versatilidad.

En este proyecto realizamos tanto un análisis teórico como experimental de cavidades con una capa de colorante de indocianina verde, ampliamente usado en técnicas diagnósticas. El estudio teórico se basa en simulaciones numéricas que permiten determinar las condiciones óptimas para construir muestras que presenten el buscado acoplamiento fuerte. Además, este cálculo es fundamental para caracterizar el comportamiento de las cavidades fabricadas.

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