Metamateriales nanoestructurados: avances en el cálculo de sus propiedades ópticas

Abstract

Este artículo tiene como objetivo presentar el trabajo realizado en los últimos años en el campo de metamateriales nanoestructurados. Se muestran principalmente los trabajos realizados en el Centro de Investigaciones en Óptica A. C. en conjunto con el Instituto de Física de la UNAM. Estos trabajos se han centrado en el desarrollo de nuevos modelos teóricos que permitan explicar las propiedades ópticas de sistemas nanoestructurados. Además, dichos modelos se han implementado dentro de paquetes computacionales de alto rendimiento, lo cual ha posibilitado la realización de cálculos numéricos precisos, mismos que permiten conocer las cantidades físicas con las que se puede caracterizar un material; en este caso, metamateriales nanoestructurados. Mayoritariamente, dichos cálculos numéricos se han centrado en el cómputo de la función dieléctrica y la susceptibilidad no lineal, siendo de suma importancia poder predecir su valor de forma precisa por ser dos cantidades fundamentales en el entendimiento de la interacción de la luz con la materia. Además de este desarrollo teórico-numérico, se muestran algunos resultados importantes obtenidos a lo largo de este tiempo, donde se puede observar la versatilidad y flexibilidad de los cálculos así como la importancia de contar con dichas metodologías en la predicción, descripción y diseño de materiales “a la medida” de las necesidades. Por último, se presentan las perspectivas a futuro de esta investigación, así como algunos de los retos más importantes al respecto.

Estudio teórico fundamental comparativo de perovskitas: NaNbO3 y SrTiO3

“…En la actualidad, debido a la constante demanda de tecnología por parte de la sociedad ha aumentado el desarrollo de nuevos materiales con mejores propiedades estructurales, mecánicas, electrónicas y ópticas (Basov et al, 2017). Lo anterior ha dado pie a la generación de diversas rutas para estudiar a los materiales, una de las cuales ha sido mediante la utilización de la ecuación de Schröedinger (Bartolotti & Flurchick, 2007) con aproximaciones físico-matemáticas sustentadas en el Principio de Heisenberg por Hartree-Fock (HF), Born-Oppenheimer (BO), entre muchas otras, con el fin de reducir costos en el estudio de materiales sintéticos y nuevos (Meza et al, 2019). Una de las que actualmente ha contribuido a modelar y simular aproximando con gran precisión a la experimentación es la Teoría del Funcional de la Densidad (DFT, por sus siglas en inglés) (Bowler, 2018).…”