Исследователи факультета вычислительной математики и кибернетики МГУ провели фундаментальное изучение квантовых явлений в системах наночастиц золота и натрия.
«Горячие точки» наномира: управление светом
Современная нанофотоника активно использует металлические нанообъекты для прецизионного манипулирования светом. Когда частицы сближаются, возникают зоны экстремально высокого электромагнитного поля — «горячие точки». Эти уникальные эффекты служат основой для передовых сенсоров, схем квантовой связи и оптических процессоров. Однако на расстояниях в немногие нанометры справедливость классических описаний нарушается, уступая место удивительным квантовым явлениям.
Золото против Натрия: контраст на квантовом уровне
Ученые МГУ выявили диаметрально противоположное поведение золота и натрия при учете квантовых поправок. У золота наблюдается снижение интенсивности поля в зазоре и сдвиг плазмонного резонанса в синюю область спектра. Натрий же демонстрирует поразительный эффект усиления электромагнитного поля и красное смещение резонанса.
Прорывные методики анализа
Для моделирования физики использовался передовой метод дискретных источников с параметрами Файбельмана. Этот подход включает эффекты пространственной нелокальности и квантовый «выплеск» электронов, что критически важно для точного описания нанопроцессов, недоступных классической электродинамике.
Уникальная роль натрия в нанофотонике
«Мы увидели удивительный контраст! Натрий и золото подчиняются разным правилам в квантовом режиме. Если для золота квантовость означает затухание, то для натрия – мощное усиление стимулированного поля. Это кардинально меняет перспективы применения щелочных металлов», – объясняет Владимир Лопушенко, ведущий научный сотрудник лаборатории математической физики ВМК МГУ.
«Впервые зафиксирован и количественно описан феномен усиления в парах наночастиц натрия, – добавляет Юрий Еремин, ведущий научный сотрудник лаборатории вычислительной электродинамики ВМК МГУ. – Это открывает путь к созданию сверхчувствительных оптических сенсоров и радикально новых способов управления светом в наномасштабе!»
От теории к технологиям будущего
Исследователи ВМК МГУ подчеркивают двойную значимость работы: прорыв в фундаментальной науке и очевидный прикладной потенциал. Тончайший контроль электромагнитных полей на наноуровне обещает революцию в диагностике, материаловедении и системах передачи данных.
Источник: scientificrussia.ru
