Revista de Nanomedicina y Descubrimiento Bioterapéutico
Acceso abierto

abstracto

Cuantificación de plasmones-polaritones con nanoestructuras localizadas

HR Jauslin

Presentamos un nuevo enfoque para la cuantificación del campo electromagnético en configuraciones que involucran nanoestructuras de tamaño finito. La presencia de dispersión y disipación impide la cuantificación de las ecuaciones fenomenológicas de Maxwell con un coeficiente dieléctrico dependiente del espacio y la frecuencia, que se utiliza de forma estándar en el tratamiento clásico de este tipo de sistemas. Seguimos el enfoque iniciado por Hopfield, en el que el medio se describe mediante un sistema hamiltoniano microscópico compuesto por un oscilador armónico, que interactúa con el campo electromagnético mediante un acoplamiento dipolar. Este tipo de modelo fue utilizado por Huttner y Barnet para construir un modelo cuántico para una masa homogénea. Utilizando técnicas desarrolladas por Ugo Fano, diagonalizaron el hamiltoniano y caracterizaron las excitaciones del plasmón-polaritón como las excitaciones fundamentales del sistema. Este trabajo se extendió posteriormente a medios no homogéneos, y se aplicó al tratamiento de diferentes fenómenos, como el efecto Purcell en emisión espontánea o como los efectos Casimir, entre muchos otros. Varios autores señalaron que la diagonalización de sistemas no homogéneos adaptando la técnica de Fano conduce a resultados que parecen incompletos cuando el medio es de tamaño finito. En particular, estos resultados no dan las propiedades correctas cuando se toma el límite del tamaño de fuga del medio o del acoplamiento. Sin embargo, no estaba claro qué paso en el procedimiento de diagonalización es responsable de esta aparente contradicción. Vamos a presentar un enfoque diferente de la diagonalización que es conceptualmente cercano al método de las transformaciones de Bogoliubov, y que conduce a una diagonalización del modelo cuántico de plasmón-polaritón que da un resultado completo y arroja el límite correcto cuando el acoplamiento desaparece.