Theory of plasmon-enhanced spectroscopy of molecular excitations: infrared absorption, fluorescence, and Raman scattering.

Abstract

Esta tesis trata sobre la interacción entre las excitaciones moleculares, los plasmones y la radiación electromagnética, en un amplio abanico de situaciones que incluyen la interacción entre vibraciones moleculares y radiación infrarroja, así como la excitación y emisión de transiciones electrónicas en moléculas colorantes, en el contexto de la espectroscopia infrarroja aumentada por superficies (SEIRS), la fluorescencia aumentada por superficies (SEF) y la dispersión Raman aumentada por superficies (SERS). Para describir la interacción luz-materia se desarrollan tanto herramientas clásicas como la teoría cuántica. Algunos resultados de esta tesis, tales como la optimización de la señal producida en la espectroscopia infrarroja aumentada por superficie, tienen importancia práctica directa, otros resultados apuntan a aspectos más fundamentes de la interacción entre luz y materia. Los detalles de la compleja dinámica de las vibraciones moleculares bajo estimulación óptica, o la dinámica de la emisión de luz involucrando los estados híbridos de luz y materia, es decir, los polaritones, pueden servir como claros ejemplos de este último aspecto. Los resultados de esta tesis aspiran a servir como inspiración de futura investigación teórica y experimental adicional sobre los fenómenos en ella descritos.