¿Qué es un cristal fotónico?
Los cristales fotónicos, también conocidos como materiales de banda de bandas fotónicas, son nanoestructuras periódicas que pueden dirigir selectivamente las longitudes de onda de la luz de la misma manera que los semiconductores en un chip de computadora deja selectivamente a través de ciertas bandas de energía electrónica. El término "banda de banda" simplemente se refiere a los huecos en la banda espectral de luz que brilla. Un arco iris, por ejemplo, carece de huecos de banda, porque el agua es transparente y no absorbe ninguna frecuencia específica. Un arcoiris que atraviesa un cristal fotónico tendría espacios selectivos dependiendo de la nanoestructura particular dentro del cristal.
Hay un par de materiales naturales que aproximan la estructura de un cristal fotónico. Uno de ellos es el ópalo de piedra preciosa. Su iridiscencia similar al arco iris es causada por nanoestructuras periódicas dentro. La periodicidad de la nanoestructura determina qué longitudes de onda de luz se permiten y cuáles no. El período de la estructura debe ser la mitad de la longitud de onda de la luz que es unLlowed. Las longitudes de onda permitidas se conocen como "modos", mientras que las longitudes de onda prohibidas son los huecos de la banda fotónica. Un ópalo no es un verdadero cristal fotónico porque carece de una brecha de banda completa, pero se aproxima a uno lo suficiente para los propósitos de este artículo.
Otro material natural que incluye un cristal fotónico son las alas de algunas mariposas como el género Morpho. Estos dan lugar a hermosas alas iridiscentes azules.
Los cristales fotónicos fueron estudiados por primera vez por el famoso científico británico Lord Raleigh en 1887. Un cristal fotónico unidimensional sintético llamado Mirror Bragg fue el tema de sus estudios. Aunque el espejo Bragg en sí es una superficie bidimensional, solo produce el efecto de brecha de banda en una dimensión. Estos se han utilizado para producir recubrimientos reflectantes donde la banda de reflexión corresponde al espacio de la banda fotónica.
Cien años después, en 1987, Eli Yablonovitch y Sajeev John sugirieron la posibilidad de cristales fotónicos dos o tridimensionales, lo que produciría espacios de banda en varias direcciones diferentes a la vez. Rápidamente se dio cuenta de que tales materiales tendrían numerosas aplicaciones en óptica y electrónica, como LED, fibra óptica, láseres nanoscópicos, pigmento ultrawhita, antenas de radio y reflectores, e incluso computadoras ópticas. La investigación sobre cristales fotónicos está en curso.
Uno de los mayores desafíos en la investigación de cristal fotónico es el pequeño tamaño y la precisión requeridos para producir el efecto de brecha de banda. La sintetización de cristales con nanoestructuras de época es bastante difícil con las tecnologías de fabricación actuales, como la fotolitografía. Los cristales fotónicos tridimensionales se han diseñado pero solo se han fabricado en una escala extremadamente limitada. Quizás con el advenimiento de la fabricación ascendente, o la nanotecnología molecular, la producción de masa de estos cristales se convertirá en POSsible.