Ученые факультета ВМК МГУ изучили квантовые явления в системах, состоящих из пар наночастиц золота и натрия. Они обнаружили, что эти металлы проявляют абсолютно разные механизмы взаимодействия при квантовом поверхностном отклике. Результаты исследований позволят эффективно контролировать электромагнитные поля на уровне отдельных наномасштабов, открывая перспективы для развития медицинских технологий, новых материалов и коммуникаций, говорится на сайте учебного заведения.
Нанооптика и нанофотоника активно применяют металлические наночастицы для манипулирования световыми потоками на чрезвычайно малых расстояниях. Во взаимодействующих наночастицах возникают особые зоны, называемые «горячими точками». Они характеризуются исключительно высокими значениями локального электромагнитного поля. Такие эффекты играют ключевую роль в создании современных датчиков, развитии квантовых коммуникационных технологий и реализации оптических вычислительных устройств. Тем не менее при уменьшении расстояния между частицами до нескольких нанометров традиционные теоретические подходы теряют точность, уступая место квантовому влиянию.
Отечественные специалисты установили, что золото и натрий существенно различаются по своим свойствам при учете квантовых поправок. Так, для золотых наноструктур характерно ослабление интенсивности поля внутри промежутков между частицами и сдвиг плазмонного резонанса в сторону меньших длин волн. Напротив, натрий демонстрирует обратную тенденцию — увеличение напряженности поля и смещение резонанса в длинноволновую область спектра.
Ученые использовали для своего исследования метод дискретных источников наряду с параметрами Файбельмана, что позволило учитывать такие важные факторы, как пространственную нелокальность и выход электронов за границы металлической поверхности. Этот подход позволяет описать физические процессы, игнорируемые традиционной электродинамикой, но имеющие решающее значение при изучении явлений на наномасштабах.
Авторы отмечают значимость своей работы не только для углубления понимания основ физической науки, но также для практических приложений. Умение точно управлять электромагнитными полями на уровне нескольких нанометров открывает новые горизонты для медицины (например, развитие методов нанодиагностики), материаловедения и сферы телекоммуникаций.
Ранее суперкомпьютер смоделировал квантовый чип с беспрецедентной детализацией.
