Absorción resonante: Las nanoestructuras de grafeno pueden exhibir una absorción resonante de luz infrarroja debido a sus propiedades plasmónicas. Los plasmones son oscilaciones colectivas de electrones libres que pueden excitarse mediante luz incidente de frecuencias específicas. Cuando la frecuencia de la luz infrarroja coincide con la frecuencia de resonancia de las nanoestructuras de grafeno, se produce una mayor absorción. La absorción resonante se puede ajustar aún más controlando el tamaño, la forma y la disposición de las nanoestructuras de grafeno.
Resonancia de plasmón superficial: La resonancia de plasmón superficial (SPR) es un fenómeno que ocurre cuando la luz infrarroja interactúa con interfaces metal-dieléctrico. El grafeno, al ser un semimetal, también puede soportar SPR. Cuando la luz infrarroja incide sobre una nanoestructura de grafeno, excita los plasmones superficiales, que se propagan a lo largo de la superficie del grafeno e interactúan con la luz incidente. Esta interacción conduce a una mayor absorción y confinamiento de la luz infrarroja dentro de la nanoestructura de grafeno.
Transiciones entre bandas: El grafeno está formado por una única capa de átomos de carbono dispuestos en una red hexagonal. La estructura de bandas electrónicas del grafeno exhibe una característica única llamada cono de Dirac, que da como resultado portadores de carga sin masa. Estos portadores de carga pueden excitarse desde la banda de valencia a la banda de conducción absorbiendo fotones infrarrojos. Las transiciones entre bandas del grafeno proporcionan otro mecanismo para capturar la luz infrarroja.
Interacción mejorada entre luz y materia: La naturaleza bidimensional de las nanoestructuras de grafeno permite una fuerte interacción luz-materia. El grafeno tiene una alta relación superficie-volumen, lo que aumenta la probabilidad de interacción entre la luz infrarroja y los átomos de grafeno. Esta interacción mejorada entre la luz y la materia contribuye a una absorción y captura eficiente de la radiación infrarroja.
Propiedades ajustables: Las propiedades de las nanoestructuras de grafeno, como su tamaño, forma, nivel de dopaje y configuración de apilamiento, pueden adaptarse para optimizar su interacción con la luz infrarroja. Al diseñar estos parámetros, es posible lograr una captura selectiva y eficiente de longitudes de onda infrarrojas específicas.
Combinando estos mecanismos, las nanoestructuras de grafeno ofrecen capacidades prometedoras para capturar y utilizar la luz infrarroja en diversas aplicaciones, incluidas imágenes térmicas, detección infrarroja, recolección de energía y optoelectrónica.
