Manipulando ondas de luz e hipersonido en la nanoescala
- 11-09-2025 14:00 |
- Aula Federman
Coloquios de Física
Gustavo Grinblat (IFIBA, UBA-CONICET)
La interacción de la luz con sistemas nanoscópicos permite acceder a regímenes ópticos extremos, tanto en intensidad como en resolución espacial y temporal. Esto abre nuevas posibilidades para el estudio y control de fenómenos ópticos lineales y no-lineales, así como para la caracterización funcional de materiales. En este contexto, las nanoestructuras fotónicas ofrecen una plataforma versátil para el desarrollo de tecnologías avanzadas en fotónica y optoelectrónica.
La investigación aborda fenómenos de fotónica no-lineal en nanoestructuras dieléctricas de alto índice de refracción, que permiten el confinamiento resonante de la luz con mínimas pérdidas por absorción. Estas estructuras aprovechan modos ópticos con alto factor de calidad (Q), en particular los denominados estados cuasi-ligados en el continuo (quasi-BICs), que ofrecen una fuerte amplificación del campo electromagnético local. Se han desarrollado y caracterizado diseños innovadores de plataformas dieléctricas orientadas a maximizar la eficiencia en procesos de mezcla de ondas. Además, se exploran configuraciones para la implementación de conmutadores ópticos ultrarrápidos basados en efectos no-lineales tipo Kerr, estudiando la dinámica de conmutación con resolución temporal de pocos femtosegundos.
En paralelo, se investiga la interacción entre fonones acústicos coherentes y estructuras nanofotónicas. Estas investigaciones exploran el uso de nanoantenas para manipular ondas acústicas hipersónicas en regiones localizadas, permitiendo el sensado mecánico del entorno, la caracterización de propiedades elásticas de películas delgadas y el control de la direccionalidad del hipersonido a escala nanométrica. Resultados recientes han demostrado estos efectos tanto en nanoantenas metálicas como dieléctricas.
Se presentan resultados experimentales y de simulaciones numéricas sobre: (i) generación no-lineal de frecuencias en nanoestructuras resonantes, (ii) dinámica ultrarrápida sub-100 fs en sistemas fotónicos, (iii) caracterización óptica de propiedades mecánicas en películas delgadas, y (iv) manipulación y detección direccional de fonones en la nanoescala. También se describen las líneas actuales de desarrollo experimental orientadas a la integración de materiales bidimensionales.
La investigación aborda fenómenos de fotónica no-lineal en nanoestructuras dieléctricas de alto índice de refracción, que permiten el confinamiento resonante de la luz con mínimas pérdidas por absorción. Estas estructuras aprovechan modos ópticos con alto factor de calidad (Q), en particular los denominados estados cuasi-ligados en el continuo (quasi-BICs), que ofrecen una fuerte amplificación del campo electromagnético local. Se han desarrollado y caracterizado diseños innovadores de plataformas dieléctricas orientadas a maximizar la eficiencia en procesos de mezcla de ondas. Además, se exploran configuraciones para la implementación de conmutadores ópticos ultrarrápidos basados en efectos no-lineales tipo Kerr, estudiando la dinámica de conmutación con resolución temporal de pocos femtosegundos.
En paralelo, se investiga la interacción entre fonones acústicos coherentes y estructuras nanofotónicas. Estas investigaciones exploran el uso de nanoantenas para manipular ondas acústicas hipersónicas en regiones localizadas, permitiendo el sensado mecánico del entorno, la caracterización de propiedades elásticas de películas delgadas y el control de la direccionalidad del hipersonido a escala nanométrica. Resultados recientes han demostrado estos efectos tanto en nanoantenas metálicas como dieléctricas.
Se presentan resultados experimentales y de simulaciones numéricas sobre: (i) generación no-lineal de frecuencias en nanoestructuras resonantes, (ii) dinámica ultrarrápida sub-100 fs en sistemas fotónicos, (iii) caracterización óptica de propiedades mecánicas en películas delgadas, y (iv) manipulación y detección direccional de fonones en la nanoescala. También se describen las líneas actuales de desarrollo experimental orientadas a la integración de materiales bidimensionales.
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