Diseño de un metamaterial con índice de refracción negativo en el espectro visible

Abstract

Resumen El presente proyecto es un trabajo de investigación sobre un nuevo tipo de materiales nanoestructurados denominados metamateriales, cuyas propiedades electromagnéticas no se pueden encontrar en medios naturales. Sus aplicaciones son realmente sorprendentes y van desde la realización de capas de invisibilidad capaces de ocultar un objeto ante la radiación electromagnética de cierta frecuencia, a la construcción de materiales con índice de refracción negativo, con los que es posible fabricar superlentes sin límite de resolución. Los medios de índice de refracción negativo así como metamateriales de distintos tipos han sido estudiados en una primera etapa. Posteriormente, se han desarrollado una serie de nuevas estructuras que presentan índice de refracción negativo a frecuencias ópticas y en el rango del visible, utilizando solamente una capa de metal. Por lo que sabemos, esta es la primera vez que se propone un metamaterial de estas características. Además, los metamateriales desarrollados presentan bajas pérdidas a las longitudes de onda de trabajo y son compatibles con el proceso de fabricación lift-off convencional. Los diseños han sido optimizados para ser independientes de la polarización del campo incidente y sus parámetros geométricos pueden ser diseñados de modo que la frecuencia a la que el índice de refracción es negativo pueda situarse en prácticamente cualquier parte del espectro visible. Además, es posible fijar independientemente los valores de los parámetros constitutivos de estas estructuras (permeabilidad y permitividad) de modo que se pueden sintetizar una gran variedad de medios con distintas propiedades y aplicaciones. Para verificar la respuesta de las estructuras propuestas, se ha utilizado un software de simulación especializado en iii la resolución de problemas electromagnéticos en tres dimensiones, el cual hemos testeado previamente mediante la reproducción de resultados de trabajos ya existentes. El proyecto se enmarca en la línea de investigación en metamateriales y plasmónica recientemente lanzada por el Centro de Tecnología Nanofotónica de Valencia y Das Photonics S.L. Las aplicaciones de los metamateriales diseñados son de gran interés para la mejora de las características y prestaciones de los dispositivos fotónicos desarrollados en estas dos entidades, así como para la introducción de dispositivos con aplicaciones novedosas.