Учеными доказано: с помощью нанотехнологий свет перевоплощается в плазмонные волны и проходит сквозь мельчайшие отверстия.
Группа ученых-физиков Бостонского и Кембриджского университетов доказала, что свет может проходить через буквально микроскопические отверстия. Эти «ворота» могут быть в 100 раз меньше длины волны этого излучения.
Руководитель научной бригады, американец Хаттис Элтаг называет этот процесс «фокусировкой фотонов в сверхмалые объемы». Обычные оптические линзы на такую концентрацию не способны. Поэтому для такого сжатия были впервые использованы специальные так называемые матрицы коаксиальных прямоугольных апертур. Условно говоря, такие структуры можно построить в оптических пленках толщиной в мизерные 100 нм.
Различные структуры наноотверстий
Изменение геометрии апертуры — вот как по-научному называется процесс такой фокусировки. Падающее излучение преобразуется в своеобразные поверхностные плазмонные волны. Такие волны, иначе говоря, плазмонные возбуждения эффективно проходят через отверстия наноразмера. А когда плазмон достигает противоположной поверхности, каждое отверстие работает как точечный источник излучения. То есть плазмоны преобразуются обратно в излучение. В результате интерференции между множеством наноотверстий образуется реконструированная плоская волна.
Фотоны, которые подверглись такому перевоплощению, регистрируются приемниками излучения. В результате физики могут получить информацию о геометрических и электромагнитных характеристиках нанометрического отверстия.
Команда Бостонского университета, работающая над опытами
Эффективность пропускания световых волн, а также поляризационные харатеристики существенно зависят от геометрии апертуры. Ведь плазмоны, образованные падающим излучением, могут пройти через проходы в пленке только путем передачи энергии локальным плазмонам, связанным со структурой самого оптического отверстия.
Этот удивительный эффект пропускания излучения через наноотверстия может привести к значительным изменениям электромагнитного поля. При этом поле можно локализовать в микроскопическом объеме. Повышенные проникающие возможности излучения могут быть использованы во многих отраслях. Прежде всего, новейшие разработки затронут оптику ближнего поля и оптоэлектронику. Так что уже в ближайшее время мы можем ждать повышения эффективности источников света и фотоэлементов.