Ученые из России и Австралии совершили важное открытие: они нашли способ произвольно изменять оптические свойства наночастиц, контролируя их взаимодействие со светом. Это достижение станет мощным импульсом для создания сверхбыстрых световых компьютеров и инновационных систем обработки информации.
Ключ к управлению светом
"Представьте механизм, где разные шестеренки задают различные режимы работы. Мультиполь – это такая же 'шестеренка' для наночастицы. Раньше нам не хватало знаний о них, чтобы управлять частицами. Наше исследование решает эту задачу и открывает огромные возможности для точной настройки их оптики", – с энтузиазмом поясняет Александр Шалин из Университета ИТМО.
Свет против электричества
Электромагнитные волны, включая свет, переносят информацию значительно эффективнее и быстрее электрических сигналов. Именно поэтому современные системы связи опираются на оптоволокно и лазеры. Ученые давно стремятся заменить транзисторы и проводники в чипах их фотонными аналогами, но ключевая сложность – управление светом – оставалась барьером.
Наночастицы в роли преобразователей
Наночастицы, способные поглощать один тип света и излучать другой, видятся идеальным решением. Физики уже создали сотни таких высокоэффективных преобразователей фотонов. Однако у них есть существенный недостаток: их свойства жестко задаются при изготовлении и практически не поддаются изменению.
Преодоление ограничений
Эта неизменяемость препятствует использованию наночастиц как наноантенн или перезаписываемых ячеек памяти в перспективных световых компьютерах. Над решением этой проблемы много лет работают исследователи из Университета ИТМО совместно с коллегами из России, Германии и Австралии. Они разрабатывают диэлектрические наночастицы, чьи оптические свойства можно гибко менять с помощью сверхкоротких лазерных импульсов или других методов воздействия.
Новые данные – новая теория
В последние годы, как подчеркивает Шалин, экспериментаторы получили множество новых данных о поведении таких частиц, которые плохо объяснялись существующими теориями. Российские ученые и их международные партнеры провели масштабный анализ этих результатов, чтобы обобщить расхождения и найти им объяснение. Они создали собственную теорию, описывающую взаимодействие света с наноструктурами, представив возникающие на поверхности частиц электромагнитные поля в виде особых "бубликов".
Сложность процессов и уверенный шаг вперед
Физики обнаружили, что эти процессы гораздо сложнее, чем предполагалось ранее. Например, взаимодействия токов внутри облученной частицы могут переводить ее в особое состояние, где она не излучает свет. Команда Шалина уверена, что их расчеты помогут научному сообществу глубже понять электромагнитные процессы в наночастицах и научиться настраивать их для создания сложных фотонных устройств будущего.
Изображение: nexusplexus/Фотобанк RU.123.RF
Источник: scientificrussia.ru
