Контроль взаимодействия между светом и веществом давно заботил учёных в стремлениях развивать и продвигать технологии, основополагающие для социума. Бум нанотехнологий последних лет, пришедшийся на область манипулирования светом в наномасштабе, стал многообещающим путём к прогрессу. Однако учёным пришлось столкнуться с проблемой уникального поведения, отмечаемого, когда размеры структур сопоставимы с длиной волны света.
Анализ границ ближнего поля
Учёные, работающие в составе группы теоретической нанофотоники факультета физики и астрономии университета Нью-Мексико, добились впечатляющих успехов в этой области. Об успехах популярно поясняет публикация журнала «ACS Nano» под названием — «Анализ границ ближнего поля, создаваемого массивами наночастиц».
Учёными физиками изучалась тема управления оптическим откликом периодических массивов металлических наноструктур в момент создания сильных электрических полей и близлежащих областей. Подлежащие изучению массивы состоят из наночастиц серебра. Речь идёт о крошечных серебряных сферах, в сотни раз меньших толщины человеческого волоса.
По причине сильного взаимодействия между каждой из наносфер, эти системы допускают использование под различные применения, — от яркой цветной печати с высоким разрешением, до биологических анализов, способных революционизировать здравоохранение.
Проделанная новая работа обещает помочь в продвижении множества различных применений наноструктурных массивов, предоставляя фундаментальную информацию о поведении этих массивов. Усовершенствования ближнего поля (прогнозируемые) могут изменить ситуацию по таким технологиям, как сверхчувствительный биосенсинг.
Специалисты физики смоделировали оптический отклик массивов и получили в итоге впечатляющие новые результаты. Когда периодические массивы наноструктур освещаются светом, каждая из частиц производит сильный отклик. Этот отклик, в свою очередь, приводит к огромному коллективному поведению, если все частицы взаимодействуют друг с другом.
Коллективное поведение наночастиц
Процесс происходит при определённых длинах волн падающего света. Определяются длины волн межчастичным разнесением массива и способны привести к формированию электрических полей. Такие электрические поля в тысячи и даже десятки тысяч раз превышают мощность света, излучаемого матрицей.
Степень усиления поля зависит от геометрических свойств матрицы — расстояния между наносферами и размера самих сфер. Совершенно нелогично, но учёные обнаружили, что уменьшение плотности наночастиц в массиве приводит к увеличению поля. Происходит это либо путём увеличения промежутка между частицами, либо путём уменьшения размера частиц.
При помощи информации: UNM
