Estudio de cristales fotónicos basados en ferrofluidos con nanopartículas magnéticas de ferritas de cobalto-zinc

Abstract

Resultados experimentales previos muestran diversos fenómenos como la formación de patrones estructurados cuando el ferrofluido se encuentra con-tenido en una película delgada, bajo la acción de un campo magnético exter-no aplicado; si el campo magnético es paralelo al plano de la película, una porción de las partículas magnéticas en el fluido se aglomeran para formar cadenas 1D, pero si es perpendicular se forman columnas cilíndricas de con-glomerados de nanopartículas cuyo comportamiento puede ser visto como un cristal fotónico 2D. En este trabajo se presenta el estudio de cristales fotónicos basados ​​en ferrofluidos con nanopartículas de ferritas de cobalto-zinc (Co0,8Zno, 2Fe2O4), material que no ha sido reportado hasta el momento en aplicaciones fotónicas y que bajo campo magnético se ordena formando cristales fotónicos. Esto hace que estos cristales sean de gran interés en el desarrollo de nuevas tecnologías. En la primera parte de este trabajo, usando la técnica de la matriz transfer-encia, se estudian los efectos de la concentración de Zn, el tamaño y la forma de las nanopartículas sobre la estructura de bandas de un cristal fotónico 1D hecho de capas alternadas de aire y ferrofluido. Para el ferrofluido, nosotros tomamos nopartículas de ferritas de cobalto-zinc (C00,8Zn0,2 Fe2O4), recu-biertas con ácido oleico e inmersas en etanol. Adicionalmente, usando los resultados de los efectos de la concentración de Zn sobre la PBS, se propo-nen photonic quantum wells (QWs) que dependiendo de la geometría y de los parámetros dieléctricos, pueden presentar modificaciones notables en los espectros de transmisión. En la segunda parte de este trabajo, se utiliza el método de expansión de ondas planas para estudiar la estructura de bandas de un cristal fotónico 2D constituido por rods de nanopartículas de las ferritas utilizadas en el caso 1D a diferentes campos magnéticos aplicados, que depende de la permitividad.