Electricidad

Un cristal fotónico es un material estructurado de forma que su función dieléctrica varíe periódicamente en el espacio. Aunque existen manifestaciones naturales de estos materiales, como los ópalos o ciertas estructuras microscópicas que dan lugar a coloraciones en las alas de algunas mariposas, se trata de materiales relativamente novedosos propuestos simultánea e independientemente por losprofesores Ely Yablonovitch y Sajeev John para inhibir la emisión espontánea y para producir localización de luz respectivamente.
Los cristales fotónicos  son nano estructuras ópticas periódicas que están diseñadas para afectar el movimiento de los fotones de un modo similar al que la periodicidad de un cristal semiconductor afecta al movimiento de los electrones. Los cristales fotónicos aparecen enla naturaleza y han sido estudiados por los científicos con diversos intereses durante los últimos 100 años.
Introducción
Los cristales fotónicos están compuestos de nanoestructuras dieléctricas o metal-dieléctricas periódicas que afectan a la propagación de las ondas electromagnéticas (EM) del mismo modo que el potencial periódico en un semiconductor afecta el movimiento de los electrones,definiendo bandas de energía permitidas y prohibidas. Básicamente, los cristales fotónicos contienen regiones internas con constantes dieléctricas altas y bajas que se repiten de forma regular. Las ondas de luz que tiene permitido propagarse se conocen como modos, los grupos de modos forman las bandas. Las bandas de longitudes de ondas no permitidas se llaman bandas prohibidas. Esto da lugar adiferentes fenómenos ópticos como la inhibición de emisión espontánea, espejos de alta-reflexión omni-direccionales y guías de onda con perdidas bajas, entre otros. Debido a que el fenómeno físico está basado en la difracción, la periodicidad de la estructura del cristal fotónico ha de estar en el mismo orden de longitud de la mitad de la longitud de onda de las ondas EM, es decir, las regiones deconstantes dieléctricas altas y bajas que se repiten han de tener las siguientes dimensiones; desde aproximadamente 200 nm (azul) hasta 350 nm (rojo) para cristales fotónicos operando en la parte visible del espectro. Esto hace que la elaboración de cristales fotónicos sea tediosa y difícil.
Historia de los cristales fotónicos
Aunque los cristales fotónicos han sido estudiados de un modo u otro desde1887, el término “cristal fotónico” fue empleado por primera vez unos 100 años más tarde, después de que Eli Yablonovitch y Sajeev John publicaran sendos artículos en 1987, publicaciones que son referentes en el campo.2 3
Anteriormente a 1987, cristales fotónicos unidimensionales formados a base de apilar periódicamente múltiples láminas de dieléctricos(como en los espejos de Bragg) habían sidoestudiados extensamente. Lord Rayleigh empezó a estudiarlos en 1887,4 mostrando que dichos sistemas poseen una banda fotónica prohibida, un rango espectral de gran reflexión, en una dimensión. Hoy en día esas estructuras son usadas en una gran variedad de aplicaciones; desde recubrimientos reflectantes para mejorar la efectividad de LEDs hasta espejos de gran reflexión en algunascavidades láser (ver, por ejemplo; el diodo laser VCSEL). Bykov5 desarrolló un estudio teorético detallado de estructuras ópticas unidimensionales, siendo el primero en investigar el efecto de una banda fotónica prohibida sobre la emisión espontánea de átomos y moléculas infiltradas en una estructura con propiedades fotónicas. Bykov incluso pronosticó qué podría ocurrir si se empleasen estructuras bi- ytridimensionales.6 Sin embargo estas ideas no tuvieron éxito hasta después de las dos publicaciones deYablonovitch y John en 1987. Ambos artículos consideraron estructuras periódicas, cristales fotónicos, de alta dimensionalidad. La motivación principal de Yablonovitch era eludir las densidades de estados fotónicos, con la intención de controlar la emisión espontánea de materiales infiltrados en cristales...