Unidad Monterrey

Área de conocimiento Nano-Óptica

La nano-óptica es una ciencia física que estudia el comportamiento de la luz y su interacción con la materia a escala nanométrica. Esta revolucionaria área del conocimiento ha permitido a la ciencia estudiar fenómenos ópticos más allá del lí:mite de difracción clásico, incluyendo temas como plasmónica, metamateriales, nanofotónica, plasmónica cuántica, metafotónica, entre otras.

Nuestras Líneas de investigación
Con más de una década de experiencia, el Grupo de Nano-óptica de la Unidad Foránea Monterrey del CICESE ha sido pionero en el estudio de diversos fenómenos nano-ópticos. A través de una constante labor académica, así como vinculación con diferentes grupos de investigación nacionales e internacionales, el Grupo de Nano-óptica ha consolidado diversas líneas de investigación, entre las que se encuentran:
- Plasmónica
  - Dr. Victor Manuel Coello
- Sensores ópticos
  - Dr. Rodolfo Cortés Martínez
- Metafotónica integrada
  - Dr. Ricardo Téllez Limón
Nuestras Colaboraciones
- Nacionales
  - INAOE
  - CIO
  - UNAM
  - BUAP
  - UMSNH
  - UANL
  - ITESM
  - IICO, UASLP
- Internacionales
  - University of Southern Denmark, Dinamarca
  - Université de Technologie de Troyes, Francia
  - University of California San Diego, E. U. A.
  - Moscow Institute of Physics and Technology, Rusia
Nuestra Visión
Ser un grupo de investigación científica de referencia nacional e internacional en el área de la nano-óptica a través de la investigación básica y aplicada, formación de recursos humanos de alta calidad y vinculación con diversas instituciones académicas nacionales e internacionales.

Nuestros Investigadores

Conozca nuestro equipo de investigadores

René Rodríguez

Nuestros Proyectos de Investigación

Conozca nuestros proyectos de investigación

Vigentes

La plasmónica aprovecha el acoplamiento de la luz a cargas como los electrones en los metales para la localización de la luz en dimensiones de sublongitud de onda, permitiendo así altos incrementos del campo a escala de sublongitud de onda.

Los nanodiamantes con centros de color N-V son buenos candidatos como fuentes locales de luz altamente confinada. El control de esta emisión espontánea es una herramienta poderosa para implementar emisores de un solo fotón. El control de la emisión espontánea se puede realizar a través de estructuras plasmónicas que permiten acoplar la fluorescencia al modo plasmónico.

En este proyecto desarrollamos investigación básica de frontera enfocada al estudio y caracterización tanto experimental como numérica relacionada con el proceso de acoplamiento de la fluorescencia de los centros de color N-V a través de la eficiencia de acoplamiento, el cual es un factor de calidad que nos permite medir la conversión de la fluorescencia al modo plasmónico.

La metafotónica es un área emergente de la óptica que estudia la manipulación de la luz en metamateriales micro- y nano-estructurados, considerando tanto interacciones eléctricas como magnéticas.

Un tema de particular interés es la integración de diferentes componentes en un solo dispositivo, es decir, diseñar dispositivos metafotónicos integrados. La meta final es crear circuitos ópticos similares a los chips de silicio que revolucionaron la industria electrónica.

En este proyecto desarrollamos investigación básica de frontera que conlleve al diseño de circuitos ópticos integrados para la excitación de resonancias plasmónicas en metamateriales nano-estructurados integrados a guías de onda fotónicas. Estos dispositivos híbridos fotónico-plasmónicos servirán como puente entre la microfotónica limitada por difracción y la nanoelectrónica limitada en ancho de banda con un amplio espectro de aplicaciones, como sistemas de biosensado, comunicaciones ópticas e incluso cómputo cuántico.

La nano óptica consiste en el estudio del comportamiento de la luz en la nano escala. Es considerada una rama de la óptica que se encarga del estudio de la interacción de la luz con partículas, o estructuras en escalas de sublongitud de onda. Las tecnologías en el ramo de la nano óptica incluyen la ingeniería de dispositivos micro- y nano-estructurados, el desarrollo de sensores de alta precisión, la investigación de metasuperficies ópticas y la fotónica integrada.

Este proyecto incluye el estudio de las propiedades ópticas de los materiales en la nano escala, y el desarrollo de dispositivos ópticos más eficientes.

El objetivo está enfocado al desarrollo de nanomateriales y nanotecnologías tales como dispositivos nanométricos del tipo guía de onda, lentes, un potencial chip-plasmónico, etc. Adicionalmente, se enfocarán los esfuerzos al desarrollo de biosensores nanométricos con mejores límites de detección con respecto a los actuales y con flexibilidad para combinarlo con un biosensor electro-químico y así tener un dispositivo híbrido para detectar, por ejemplo, plasma sanguíneo.

El objetivo de este proyecto está enfocado (más no limitado) al desarrollo y transferencia al sector público y privado de sistemas de comunicaciones y biosensores para aplicaciones de e-salud. Desde el Grupo de Nano-Óptica dirigimos esfuerzos para desarrollar biosensores nanométricos con mejores límites de detección respecto a los actuales y con flexibilidad para combinarlos con biosensores electroquímicos y así tener un dispositivo para detectar, por ejemplo, plasma sanguíneo.

Los biosensores en desarrollo están basados en las denominadas resonancias de plasmones superficiales, los cuales permiten tener un etiquetado fluorescente para la detección en tiempo real de sustancias bioquímicas.

Anteriores

La plasmónica cuántica es el estudio, con el enfoque de la óptica cuántica, que trata de las propiedades y características de los plasmones polaritones de superficie (PPS).

Es un campo científico emergente con grandes oportunidades de desarrollo tanto teórico como experimental, además de ser un candidato esencial en el futuro desarrollo de nuevas tecnologías, como lo es el de la computación cuántica. La plasmónica cuántica se ha desarrollado últimamente en paralelo con la reciente introducción y uso de nanopartículas de diamante, en específico, aquellas que cuentan con centros de color Nitrógeno-Vacante (centros-NV). Los centros-NV son defectos químicos que se encuentran en la red cristalina del diamante, y que se comportan como átomos artificiales, es decir, que es posible utilizarlos como fuentes de fotones individuales en fluorescencia.

El desarrollo de este proyecto consistió en el fortalecimiento de la infraestructura del laboratorio de Nano-Óptica. En específico, en el desarrollo de un laboratorio de Plasmónica Cuántica, que complementará los laboratorios con los que cuenta la Unidad Monterrey actualmente. Principalmente, el equipo es utilizado para el estudio de las propiedades ópticas de fotones individuales, producido por muestras fluorescentes, con el fin de excitar plasmones de superficie y caracterizarlos.

Actualmente en el laboratorio de Nano-Óptica, se cuenta con un microscopio de radiación de fuga, un microscopio óptico de barrido de campo cercano, un microscopio óptico invertido, y arreglos de caracterización tipo Kretschmann. Dichos equipos son básicos para la caracterización óptica en la rama de la Nano-Óptica, y se vieron fuertemente complementados con los equipos que se adquirieron mediante este proyecto, pues ahora es posible analizar muestras de muy baja intensidad de emisión, como lo son las muestras fluorescentes de emisión de un solo fotón.