El estudio investiga la absorción y emisión de luz quiral usando redes de nanodiscos de grafeno.
Una estructura fotónica se considera quiral si no puede superponerse con su imagen especular mediante traducciones y rotaciones. Las estructuras fotónicas quirales responden de manera diferente a las componentes de la luz con polarización circular a izquierdas y a derechas, lo que se conoce como dicroísmo circular. Esta capacidad convierte a estas estructuras en herramientas ideales para la detección y manipulación de moléculas quirales, algo fundamental en biotecnología. Además, las estructuras fotónicas quirales pueden modificar el estado de polarización de la luz y generar radiación térmica circularmente polarizada. Esto ha impulsado la investigación y el desarrollo de diversos elementos fotónicos quirales, como emisores, cavidades, metasuperficies y modos colectivos en sistemas periódicos. Una estrategia alternativa para lograr dicroísmo circular es el uso de materiales con una fuerte respuesta magneto-óptica. El grafeno, una capa individual de átomos de carbono, destaca como una plataforma prometedora debido a sus excepcionales propiedades ópticas y electrónicas. Cuando se aplica un campo magnético estático perpendicular a una capa de grafeno, su conductividad óptica adquiere componentes Hall fuera de la diagonal, resultando en una respuesta magneto-óptica extraordinaria. Además, si se dopan con portadores de carga, las nanostructuras de grafeno pueden sostener modos plasmónicos localizados que son capaces de amplificar fuertemente la interacción luz-materia en el rango espectral de terahercios e infrarrojo. Por tanto, cuando se dopan y se les aplica un campo magnético, las nanostructuras de grafeno soportan magnetoplasmones que permiten interacciones quirales entre luz y materia. Además, su estructura bidimensional y su baja capacidad calorífica electrónica permiten grandes variaciones en su respuesta óptica con la temperatura, lo que plantea nuevas oportunidades para controlar y manipular estos plasmones. En este estudio teórico hemos investigado cómo controlar térmicamente la absorción y emisión de luz quiral usando los magnetoplasmones del grafeno. Hemos encontrado que, a temperatura finita y con un campo magnético estático perpendicular, los magnetoplasmones de una red de discos de grafeno se hibridan fuertemente con las transiciones entre niveles de Landau, formando magnetoplasmones térmicos híbridos (TMPs por sus siglas en inglés). En combinación con un espejo, estas redes permiten una absorción perfecta quiral (absorción perfecta solo para una polarización circular de la luz). Además, estos sistemas genera radiación térmica circularmente polarizada con una sola polarización, lo que extiende la capacidad conocida del grafeno para mediar en la emisión térmica y abre la puerta al desarrollo de emisores térmicos no recíprocos, avanzando así en tecnologías para el aprovechamiento de la energía solar.
