Investigadores del grupo de Fotónica Orgánica y Nanoóptica del Laboratorio de Electrónica Orgánica han desarrollado nanoantenas ópticas hechas de un polímero conductor. Las antenas se pueden encender y apagar, y hará posible un tipo completamente nuevo de componentes nanoópticos controlables.

Los plasmones surgen cuando la luz interactúa con nanopartículas metálicas. La luz incidente desencadena una oscilación colectiva, un movimiento unificado hacia adelante y hacia atrás, de los electrones en las partículas. Es esta oscilación colectiva la que es el plasmón. Numerosos grupos de investigación de todo el mundo estudian las nanoestructuras metálicas y su capacidad para dar forma a la luz en una escala de nanómetros para su uso en, por ejemplo, biosensores y dispositivos de conversión de energía, y para reforzar otros fenómenos ópticos. Otros campos de uso potenciales incluyen equipos médicos en miniatura y ventanas que controlan la cantidad de luz y calor que ingresa o emite un edificio.

En un artículo en Nanotecnología de la naturaleza , científicos de la Universidad de Linköping presentan nanoantenas ópticas, hecho de un polímero conductor en lugar de un metal tradicional, como el oro o la plata. En este caso, utilizaron una variante de PEDOT, que es un polímero ampliamente utilizado en muchas otras áreas, incluyendo termoeléctrica y bioelectrónica.

"Demostramos que la luz se puede convertir en plasmones en nanoestructuras del material orgánico, "dice Magnus Jonsson, líder del grupo de Fotónica Orgánica y Nanoóptica del Laboratorio de Electrónica Orgánica.

Está, sin embargo, no electrones que crean plasmones en el polímero conductor, pero polarones. Un polímero consiste en una larga cadena de átomos conectados y en el polímero conductor con el que han trabajado los investigadores, son las cargas positivas a lo largo de la cadena del polímero las responsables de la conductividad eléctrica. Junto con las distribuciones de cadena asociadas, estas cargas positivas forman polarones, que inician oscilaciones colectivas cuando la luz incide sobre la nanoestructura.

"Nuestras antenas orgánicas pueden ser transparentes a la luz visible mientras reaccionan a la luz en longitudes de onda algo más largas, haciéndolos interesantes para aplicaciones como ventanas inteligentes, "dice Magnus Jonsson.

Los investigadores inicialmente realizaron cálculos teóricos y utilizaron simulaciones para diseñar experimentos, que posteriormente pudieron llevar a cabo. Shangzhi Chen, estudiante de doctorado en el grupo, ha logrado producir miles de millones de diminutos discos nanométricos del material conductor orgánico en una superficie. Estos pequeños discos reaccionan a la luz y actúan como pequeñas antenas.

Los investigadores han demostrado que tanto el diámetro como el grosor de los discos determinan la frecuencia de la luz a la que reaccionan. Por tanto, es posible controlar esta longitud de onda cambiando la geometría del disco. Cuanto más grueso es el disco, cuanto mayor sea la frecuencia. También esperan poder aumentar el rango de longitudes de onda a las que reaccionan las nanoantenas cambiando el polímero utilizado.

Otra innovación que han explorado es la capacidad de encender y apagar las nanoantenas orgánicas, lo cual es difícil con los metales convencionales. El material fabricado en el laboratorio se encuentra inicialmente en estado oxidado, y las nanoantenas están encendidas.

"Hemos demostrado que cuando reducimos el material exponiéndolo a un vapor, podemos desconectar la conducción y de esta forma también las antenas. Si luego lo reoxidamos usando, por ejemplo, ácido sulfurico, recupera su conductividad y las nanoantenas se encienden de nuevo. Este es un proceso relativamente lento en este momento, pero hemos dado los primeros pasos y hemos demostrado que es posible, "dice Magnus Jonsson.

"Si bien se trata de una investigación básica, nuestros resultados hacen posible un nuevo tipo de componentes nanoópticos controlables que creemos que se pueden utilizar para muchas aplicaciones ".