Поляризованный свет необычно влияет на золотые наночастицы

Ученые из университета Райса в ходе экспериментов с золотыми наночастицами обнаружили принципиально новую форму взаимодействия света и материи.

И хотя цели такой не было, студенты из лаборатории химика Стивена Линка установили, что удивительные микроскопические частицы производят почти идеальную модуляцию рассеиваемого света.

Открытие может оказаться полезным при разработке ультрамалых оптических компонентов следующего поколения для компьютеров и антенн.

Результаты опубликованы в издании Американского химического общества ACS Nano.

Частицы и свет

В исследовании ученые анализировали сложные взаимодействия между светом и плазмонными металлическими частицами, которые поглощают и рассеивают свет с высочайшей эффективностью.

Плазмоны — это такие квазичастицы, коллективные возбуждения, которые волнами движутся по поверхности некоторых металлов под воздействием света.

Исследователи Райса изучали шестеренчатые плазмонные структуры золотых наночастиц, чтобы понять, как они реагируют на на циркулярно поляризованный свет и его вращающееся электрическое поле, особенно с обратной хиральностью.

Затем ученые решили исследовать отдельные частицы.

— Мы вернули все к максимально возможной простой системе, с одним-единственным направлением света, заявила аспирант Лорен Маккарти. — Мы даже не ожидали увидеть что-то особенное, и полной неожиданностью стало, когда я поместила образец под микроскоп и изменила поляризацию с левой на правую. Я еще подумала — они что, правда включаются и выключаются? Но этого же не может быть!

Она и соавтор Кайл Смит пошли дальше, чтобы выяснить, почему они увидели то, что увидели.

Вдоль и поперек

На старте эксперимента было известно, что свечение поляризованным светом под определенным углом на поверхность золотой наночастицы на стеклянной подложке создает затухающее поле, осциллирующую электромагнитную волну, которая движется по поверхности стекла и улавливает свет подобно параллельным зеркалам (этот эффект известен как полное внутреннее отражение).

Также было известно, что циркулярно поляризованный свет состоит из поперечных волн. Эти волны перпендикулярны направлению движения света и могут использоваться для управления видимым плазмонным выпуском частиц.

Однако когда света недостаточно или он ограничен, возникают и продольные волны.

Ученые обнаружили плазмонную реакцию золотых наночастиц, основанную на внефазовых взаимодействиях между продольными и поперечными волнами в неоднородных полях.

Просто изменив хиральность циркулярно поляризованного света, исследователи смогли на 50% изменить интенсивность света.

Форма важнее содержания

Когда эксперимент разбили на отдельные наночастицы, выяснилось, что для итогового эффекта важна форма. Изменение хиральности поляризованного света привело к тому, что частицы включались и выключались полностью.

— Мы знали о затухающем поле, но не понимали, что точно оно делает, сообщила Маккарти. — И пока мы не выполнили моделирование, ситуация не прояснилась. Только после мы поняли, что частицы захватывают свет, и что все это похоже на затухающее поле.

Так ученые осознали, что процесс невозможно объяснить обычной работой света. Пришлось переосмыслить, как свет может взаимодействовать со структурами такого рода.

Форма наночастиц определяет положение трех диполей на частицах.

— То, что полукольцо обладает 100-нанометровым радиусом, означает, что вся структура занимает половину длины световой волны, сказала Маккарти. — Мы уверены, что это важно для возбуждения диполей в данном положении.

Симуляции показали, что изменение хиральности поляризованного света и удаление волн из фазы обратили направление центрального диполя, существенно сократив способность полукольца рассеивать свет. Поляризация затухающего поля объясняет практически полное включение и выключение структур.

— Любопытно, что с этой работой мы прошли полный цикл, заметил Линк. — Плоские металлические поверхности тоже поддерживают поверхностные плазмоны как наночастицы, однако их можно возбудить лишь затухающими волнами, и не удастся рассеять в дальней зоне. Выяснилось, что при возбуждении наночастиц особой формы затухающими волнами формируются плазмоны с рассеивающими свойствами, отличными от свойств частиц, возбуждаемых светом в свободном пространстве.

02.12.2018




Нано



Ученые придумали, как усилить свойства композитовУченые придумали, как усилить свойства композитов

Материаловеды из политехнического институ...

Носимую электронику больше не будут клеить на тканьНосимую электронику больше не будут клеить на тка...

Стремление создать доступную, прочную и м...

Поляризованный свет необычно влияет на золотые наночастицыПоляризованный свет необычно влияет на золотые на...

Ученые из университета Райса в ходе ...

Светящиеся растения из Аватара появятся на ЗемлеСветящиеся растения из Аватара появятся на Земле

Все помнят эти удивительные люминесцентны...

Создан нанолазер, который меняет цвет как хамелеонСоздан нанолазер, который меняет цвет как хамелео

Новинка позволит продвинуться в области г...

Разработана искусственная кожа на основе графенаРазработана искусственная кожа на основе графена

Исследователям из Университета Глазго уда...

Печатные электронные устройства сделают вечнымиПечатные электронные устройства сделают вечными

Группа инженеров из Калифорнийского униве...

Графен поможет выращивать уникальные двумерные полупроводникиГрафен поможет выращивать уникальные двумерные по...

Новый метод производства позволит получать дву

Молекулы Лего помогли ученым усовершенствовать ультразвукМолекулы Лего помогли ученым усовершенствовать ул...

Во всем мире ультразвуковая визуализация приме...

Эффективность не измеряется измерениямиЭффективность не измеряется измерениями

В это сложно поверить, но не вс...

Самосборку нанокристаллов можно увидеть вживуюСамосборку нанокристаллов можно увидеть вживую

Превращение простых коллоидных частиц &md...

Самое маленькое в мире радио вибрирует в унисон с волнойСамое маленькое в мире радио вибрирует в унисон с...

Физики из Калифорнийского университета в&...

Создан очень гибкий и эластичный материал из нанотрубокСоздан очень гибкий и эластичный материал из нано...

Китайские ученые создали инновационный материа...

Покрытие из нанолент защитит самолеты от наледи и молнийПокрытие из нанолент защитит самолеты от наледи и...

Тонкое покрытие, состоящее из нанолент гр...

Теплопроводностью можно управлять с помощью наноструктурТеплопроводностью можно управлять с помощью нанос...

Теплопроводность — знакомое каждому...

Белый графен поможет раскрыть потенциал черного графенаБелый графен поможет раскрыть потенциал черного г...

Изготовление идеального монослоя так назы...

Создана наносубмарина с ультрафиолетовым приводомСоздана наносубмарина с ультрафиолетовым приводом

Наносубмарины хотя и не совсем готов...

Для повышения предела чувствительности спектроскопии ученые смяли наночастицыДля повышения предела чувствительности спектроско...

Увеличив площадь поверхности графен-золотых на...

Казанские ученые представили нанокомпозит исключительно для наружного примененияКазанские ученые представили нанокомпозит исключи...

Публикация исследователей из Казани и&nbs...

Генераторы углеродных нанотрубок давно среди насГенераторы углеродных нанотрубок давно среди нас

Ученые предположили, что, возможно, автомобили...

Доказана возможность использования наноколец в солнечных батареяхДоказана возможность использования наноколец в со...

Когда Рамеш Джасти начал изготавливать крошечн...

Созданы моторчики, которые заводятся от обычного светаСозданы моторчики, которые заводятся от обычного ...

Удивительно, но это факт: чтобы акти...

Совершен прорыв в области левитирования нанообъектовСовершен прорыв в области левитирования нанообъек...

Исследователи из Рочестера впервые добили

Открыт синтез нового наноматериалаОткрыт синтез нового наноматериала

Сотрудники технического университета Луизианы ...

Как наноцентр помогает ученым улучшать мирКак наноцентр помогает ученым улучшать мир

Вот уже год Центр нанотехнологий Рес...

Ученые намерены масштабировать производство диэлектриков для хранения энергииУченые намерены масштабировать производство диэле...

Простые в изготовлении, дешевые, легкие, ...

Покрытые графеном конденсоры увеличивают эффективность электростанцийПокрытые графеном конденсоры увеличивают эффектив...

Большинство электростанций в мире, работа...

Впервые точно измерены взаимодействия атомов и углеродных поверхностейВпервые точно измерены взаимодействия атомов и уг...

Физики из университета Вашингтона провели...

Материалы со сменой фазы подразумевают обширный спектр примененияМатериалы со сменой фазы подразумевают обширный с...

Ученые из Брукхэйвенской национальной лаб...

Поиск на сайте

Магазин

  
Kingston SSDNow V300 60GB (SV300S37A/60G)3190.00 руб.

Знатоки клуба инноваций



ТОП - Новости мира, инновации

Спасти Тасманского ДьяволаСпасти Тасманского Дьявола
Наземные беспилотные роботы: будущее или настоящее?Наземные беспилотные роботы: будущее или настоящее?
Мастерские инноваций открылись в Казани на три дняМастерские инноваций открылись в Казани на три дня
Достаточно ли часа зарядки для нормального веса?Достаточно ли часа зарядки для нормального веса?
Незнание языков – не помеха для успехаНезнание языков – не помеха для успеха
Инвестиции в инновации: инертность преодоленаИнвестиции в инновации: инертность преодолена
Новости науки в массы следует нести в упрощенном форматеНовости науки в массы следует нести в упрощенном форма
В Татарстане на базе КФУ открылся инновационный центр Cisco. На очереди еще одинВ Татарстане на базе КФУ открылся инновационный центр
«Загадочный для многих медийщиков ресурс» снова в строю«Загадочный для многих медийщиков ресурс» снова в стро
Британский ученый выяснил, кому реже одобряют кредитБританский ученый выяснил, кому реже одобряют кредит
Исследована галактика с активным формирование звездИсследована галактика с активным формирование звезд
Классическая музыка полезна для новорожденныхКлассическая музыка полезна для новорожденных
Шизофреники непредсказуемы и способны на убийствоШизофреники непредсказуемы и способны на убийство
Щепотка калия позволит лучше сохранять водородЩепотка калия позволит лучше сохранять водород
Солнечная угроза наталкивает на мысли о переселении на МарсСолнечная угроза наталкивает на мысли о переселении на

Новости компаний, релизы

Живая изгородь в саду - альтернатива скучному заборуЖивая изгородь в саду - альтернатива скучному забору
Инфракрасная сушилка или духовка? Как приготовить паприку домаИнфракрасная сушилка или духовка? Как приготовить папр
Услуги бухучета: что предлагают специализированные организацииУслуги бухучета: что предлагают специализированные орг
Плюсы и минусы жизни в собственном домеПлюсы и минусы жизни в собственном доме
5 бюджетных способов создания габаритного и эффектного произведения искусства5 бюджетных способов создания габаритного и эффектного