Absorción óptica de películas finas de oro

En el ámbito de la ciencia de los materiales y la fotónica, las propiedades ópticas de los materiales son la piedra angular de aplicaciones innovadoras. Una de estas fascinantes áreas de estudio es la absorción óptica de las láminas finas de oro. A medida que nos adentramos en los avances de la nanotecnología, comprender estas propiedades se convierte en algo primordial.

Comprender la absorción óptica

La absorción óptica se refiere al proceso en el que un material capta los fotones de la luz entrante, convirtiéndolos en otras formas de energía, tales como calor. Se trata de una propiedad fundamental que se entrelaza con las capacidades de transmisión y reflexión del material, describiendo esencialmente cómo interactúa con la luz.

Derivación de la absorción óptica a partir de los espectros de transmisión y reflexión

La luz total que interactúa con un material se transmite (T), se refleja (R) o se absorbe (A). Matemáticamente, esto se representa de la siguiente manera:

A + T + R = 100%

Podemos medir el porcentaje de luz transmitida (T) o reflejada (R) de un material utilizando una óptica espectrómetro. A continuación, para cada longitud de onda, podemos utilizar la ecuación anterior para determinar el porcentaje de luz absorbida.

Así, podemos convertir unos datos espectrales %transmisión y %reflexión dados en un espectro de absorción óptica, proporcionando una comprensión completa de la interacción luz-material para la muestra en cuestión.

En la discusión de la absorción óptica de las láminas delgadas de oro que figura a continuación, calculamos la absorción utilizando la fórmula transmisión y reflexión espectros comentados en blogs anteriores.

Factores que influyen en la absorción óptica de las películas finas de oro

En la era tecnológica actual, la importancia del oro va más allá de su atractivo estético, sobre todo cuando se reduce a láminas de grosor nanométrico. Estas finas películas de oro presentan comportamientos ópticos fascinantes, muy diferentes de los del oro a granel.

Las propiedades ópticas de las películas finas de oro están muy influidas por su grosor. Al pasar de una película de 100 nm a una de 10 nm, estas propiedades experimentan cambios notables. La siguiente figura refleja perfectamente esta variación en el comportamiento.

La figura muestra las tendencias de absorción óptica en tres espesores diferentes de películas de oro: 100 nm, 40 nm y 10 nm.

• Película de Au de 100 nm: Esta película presenta una elevada tasa de absorción a longitudes de onda ópticas comprendidas entre 350 y 500 nm. Sin embargo, a longitudes de onda más largas, la absorción óptica cae rápidamente a cero.
• Película de Au de 40 nm: Una curva de absorción moderada con algunas características distintivas en comparación con la homóloga más gruesa. A longitudes de onda comprendidas entre 350 y 500 nm, esta película presenta una absorción inferior a la de la película de Au de 100 nm. Sin embargo, a longitudes de onda más largas, la curva de absorción de esta película es idéntica a la curva de absorción de la película más gruesa.
• Película de Au de 10 nm: Esta película más fina muestra una tendencia única, en la que la absorción es significativamente menor a longitudes de onda cortas. Sin embargo, a longitudes de onda largas (>480 nm) esta película muestra una absorción mayor que las películas con 40 nm o 100 nm de oro.

La capacidad de modular las propiedades ópticas del oro variando su grosor abre el camino a multitud de aplicaciones. Sensores mejorados, técnicas de imagen innovadoras y componentes fotónicos avanzados son sólo la punta del iceberg. Aprovechando los perfiles de absorción únicos de estas películas, podemos diseñar dispositivos de vanguardia adaptados a necesidades ópticas específicas.

Conclusión

Las películas finas de oro, con sus fascinantes características de absorción óptica, están a la vanguardia de la investigación en nanotecnología y fotónica. Una comprensión exhaustiva de estas películas, combinada con el conocimiento de la derivación de la absorción a partir de los espectros de transmisión y reflexión, será decisiva para impulsar nuevas innovaciones en este campo.

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