Ab-initio theoretical study of electronic excitations and optical properties in nanostructures

Abstract

La miniaturización de los dispositivos electrónicos para la transferencia de información y procesado de señales ha impulsado el estudio de las propiedades electrónicas y la dinámica de excitaciones electrónicas en nanoestructuras. En particular, los cálculos ab-initio de las repuestas ópticas y los modos plasmónicos colectivos de nanoestructuras metálicas y de grafeno, han permitido profundizar en el conocimiento de la física y así poder avanzar hacia aplicaciones industriales en muchos campos.Este trabajo de tesis es un claro ejemplo de como se pueden utilizar los métodos más avanzados de teorías ab-initio para calcular estructuras electrónicas en solidos pero también fenómenos de interés en el campo de la plasmónica. Se han estudiado sistemas de hasta cientos de átomos con modos plasmónicos bien definidos para así poder analizar en detalle: 1) los efectos del tamaño en la respuesta óptica de nanoláminas de grafeno y así demostrar que es posible controlar la respuesta óptica de estas nanoláminas añadiendo o quitando carga externas, 2) la evolución de los modos plasmónicos en antenas metálicas separadas a muy poca distancia y los efectos de reorganización atómica y corriente túnel, y 3) la formación de ¿hot-spots¿ de tamaños atómicos en el campo cercano de los nano-objetos metálicos. Todos estos temas tienen una gran importancia científica y están en el centro de los debates científicos actuales.