Se observan los plasmones de Luttinger en nanotubos de carbono

Dibujo20150729 Infrared scanning near-field optical microscopy of one-dimensional plasmons in carbon nanotubes - nature photonics

Los plasmones superficiales son ondas de electrones en la superficie de un conductor que se excitan cuando incide luz. En nanopartículas y nanotubos de carbono los plasmones se rigen por las leyes de la mecánica cuántica y muestran el efecto túnel. En nanotubos de carbono (CNT) con un diámetro entre 1,2 y 1,7 nm sobre un sustrato de nitruro de boro hexagonal (hBN) la luz infrarroja (IR) entre 6,1 μm y 10,6 μm excita plasmones (tipo Luttinger). Estos plasmones tienen una longitud de onda de unos 75 nm (nanómetros), los de menor longitud de onda observados hasta el momento (en nanopartículas de oro se han observado plasmones de unos 100 nm). Todo un récord que promete múltiples aplicaciones nanotecnológicas en plasmónica y en fotónica.

Los electrones en un sólido están casi libres y se comportan como un líquido de Fermi. Pero los electrones confinados en una sola dimensión (como un nanotubo de carbono) presentan fuertes correlaciones y se comportan como un líquido de Luttinger. Las ondas de electrones en un líquido de Luttinger se comportan como plasmones en los que la carga y el espín se propagan a diferente velocidad, llamados plasmones tipo Luttinger. Estas velocidades están cuantizadas lo que permitirá novedosas aplicaciones plasmónicas.

El nuevo artículo es Zhiwen Shi et al., “Observation of a Luttinger-liquid plasmon in metallic single-walled carbon nanotubes,” Nature Photonics, AOP 20 Jul 2015, doi: 10.1038/nphoton.2015.123.

Dibujo20150729 Luttinger-liquid plasmons in carbon nanotubes - nature photonics

El comportamiento como líquido de Luttinger de los electrones en los nanotubos de carbono fue descubierto en 1999. La existencia de los plasmones tipo Luttinger en nanotubos de carbono fue predicha en 2003. Estos plasmones están extremadamente confinados dado que el diámetro de los nanotubos de carbono ronda 1 nm (nanómetro). En teoría estos plasmones pueden ser excitados con luz visible (algo aún no demostrado en laboratorio). Hasta ahora la observación directa de los plasmones de Luttinger en nanotubos de carbono había resistido todos los intentos. El nuevo artículo logra observarlos usando luz infrarroja. Por supuesto, nuevos estudios tratarán de repetir estas observaciones y reducir la longitud de onda de luz hasta el visible.

Dibujo20150729  Quantized Luttinger-liquid plasmon propagation velocity - nature photonics

Esta figura muestra la longitud de onda de los plasmones (λp) en nanotubos de carbono excitados por luz infrarroja de 10,6 µm (izquierda) y 6,1 µm (derecha). Se observa que la velocidad de propagación de los plasmones de Luttinger está cuantizada y que su longitud de onda es inferior a 90 nm (rondando de media los 75 nm). Estos plasmones se pueden incorporar fácilmente a circuitos nanofotónicos y permiten desarrollar fuentes de luz altamente confinadas. Su futuro creo que es muy prometedor.


2 Comentarios

Participa Suscríbete

Francisco R. Villatoro

No. ¿Podrían los “gamusinos” ser responsables del empuje mágico de EmDrive? No. ¿Cuál es el responsable del empuje mágico de EmDrive? Con casi absoluta seguridad que los ingenieros y físicos que lo están midiendo están aprendiendo a usar los aparatos de medida y están obteniendo resultados espurios. Esto le pasa a todo el mundo cuando empieza a medir cosas nuevas con nuevos aparatos de medida. A todo el mundo. Pero la mayoría de la gente no le da publicidad en blogs y la mayoría de los medios no le dan publicidad a dichos blogs.

Francisco R. Villatoro

¿Un efecto cuántico amplificado a escala macroscópica en un horno de microondas troncocónico que no haya sido observado en los últimos 80 años de estudio de las cavidades de microondas macroscópicas? No, no podría ser. Lo siento. Así no funciona la ciencia. Quizás pienses que decenas de miles de físicos en los últimos 80 años pueden haber obviado dicho efecto. Pero, lo siento, no es posible.

Tú puedes creer lo que quieras. Si quieres creer a quien quiere publicidad y la logra entre los crédulos como tú, pues tú a tu aire… Pero el tiempo le dará la razón a los últimos 80 años de física. Yo no tengo ninguna duda.

Deja un comentario

Tu email nunca será mostrado o compartido. No olvides rellenar los campos obligatorios.

Obligatorio
Obligatorio
Obligatorio

Puedes usar las siguientes etiquetas y atributos HTML: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>