Ученые из Университета Дьюка и Имперского колледжа в Лондоне сумели изучить свойства света в масштабах одного атома.

Эта область исследований известна как плазмоника. Она основывается на физическом явлении, называемом плазмоном. Он представляет собой электронное облако над поверхностью металла, колеблющееся с частотой, близкой к частоте колебаний светового излучения.

Ученые уверены в блестящем будущем плазмоники, ведь на ее основе можно в перспективе создать новое поколение вычислительной техники с элементами настолько же миниатюрными, как самые современные электронные схемы, но с производительностью в миллион раз больше. Логические элементы на ее основе имеют высокую емкость хранения информации и быстродействие, превосходящее электронные и оптические схемы.

До сих пор ученые не могли количественно оценить величину плазмонного взаимодействия на очень малых расстояниях. Но новые данные, полученные в результате последних исследований, позволят разработчикам точно контролировать величину рассеивания света и должны помочь в разработке таких устройств, как медицинские датчики, интегрированные компоненты электронных схем на основе фотонных сигналов и др.

Последние 40 лет ученые пытались разобраться, что происходит, когда эти частицы приближаются друг к другу на субнанометровые расстояния.

«Мы смогли продемонстрировать точность нашей модели при изучении оптических рассеяний от золотых частиц, взаимодействующих с золотой пленкой, – говорит Кристиан Чираки, сотрудник инженерной школы Пратта Дьюковского университета. – Наши результаты обеспечивают надежную экспериментальную поддержку при поиске верхнего предела для значения максимального поля, достижимого в плазмонных системах».

Результаты Чираки и его сотрудников, полученные в лаборатории старшего научного сотрудника Дэвида С.Смита и профессора электронной и вычислительной техники Уильяма Бевана, попали на обложку журнала Science.

«Когда вы знаете максимальное усиление поля, вы можете рассчитать эффективность любой плазмонной системы, – говорит Смит. – Когда мы знаем, что там происходит на атомном уровне, мы можем точно "настроить» усиление. Управление этим явлением имеет огромные перспективы для квантовой и нелинейной оптики".