Simulación de sistemas nanoplasmónicos. Biosensing y biomedicina

Los recientes avances en nanotecnología, combinados con toda una plétora de aplicaciones innovadoras en campos como la medicina (por ejemplo en el diagnóstico y terapia de enfermedades como el cáncer o el Párkinson, el control de la luz a nanoescala, la microscopía óptica y litografía de alta resolución, la tecnología fotovoltaica mejorada, los nanoláseres, las comunicaciones a nanoescala, o la óptica cuántica han estimulado la investigación en el campo de la plasmónica y la nanoplasmónica en los últimos años. Por todo ello, existe hoy en día una elevada demanda de métodos de electromagnetismo computacional (CEM) que permitan la simulación realista y eficiente de imágenes plasmónicas basadas en la excitación mediante iluminación láser y/o haces de electrones acelerados. La disponibilidad de estos métodos permiten predecir y proporcionar el sustento teórico necesario para dar explicación a los sistemas nanotecnológicos, ayudando a los científicos a interpretar una física hasta ahora difícil de explicar. Por otro lado, la disponibilidad de técnicas de simulación rápidas y fiables permite vislumbrar y optimizar nuevos sistemas nanoplasmónicos, proporcionando una alternativa rápida y asequible a la realización de costosos experimentos en laboratorio.
El equipo de investigadores propotores de la EBT EM3 Works ha sido pionero demostrando la viabilidad de los métodos basados en ecuación integral superficial y las soluciones basadas en el Multilevel Fast Multipole Algorithm (MLFMA) aplicados a problemas plasmónicos y de metamateriales a frecuencias ópticas y de infrarrojo cercano. Estos métodos, por brindan importantes ventajas sobre las técnicas basadas en las ecuaciones de Maxwell en forma diferencial, que se han popularizado en las aplicaciones ópticas probablemente por la disponibilidad de software comercial (por ejemplo, COMSOL). Sin embargo, la solución integral propuesta por el equipo de EM3W evita la discretización de volúmenes y medios circundantes, reduciendo drásticamente el número de incógnitas requerido y permitiendo la resolución de problemas reales a gran escala con gran interés en aplicaciones de vanguardia en nanociencia y nanotecnología.
Gracias a esta capacidad de cálculo verdaderamente sin precedentes en el ámbito de la simulación electromagnética en aplicaciones nanotecnológicas, hemos establecido colaboraciones con algunos de los centros de investigación más prominentes en este campo, como el Ikerbasque CIC biomaGUNE, el ICFO-The Institute of Photonic Sciences, el Nanyang Technological University of Singapore, o el The Mirkin Research Group de la Nortwestern University, dando lugar a publicaciones de elevado impacto, incluyendo entre otras la revista Science.