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 светВ 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.
Она и соавтор Кайл Смит пошли дальше, чтобы выяснить, почему они увидели то, что увидели. Вдоль и поперекНа 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 содержанияКогда 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.
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.
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.
02.12.2018 |
Нано
Прорыв в нанотехнологиях поможет создать дисплей, дающий цвет в реальном времени | |
Разработана революционная технология, позволяю... |
Наноразмерное покрытие ускоряет работу катализаторов на основе наночастиц золота | |
Исследователи из Токийского столичного ун... |
ASC Nano: Ученые придумали, как свернуть нанолист в рулончик | |
Исследователи из Токийского столичного ун... |
Nature Materials: Новаторские нанополости раздвигают горизонты в удержании света | |
Команда европейских и израильских физиков... |
Nature: В нанотрубках обнаружена сверхэластичность, вызванная окислением | |
Окисление может ухудшить свойства и функц... |
Nano Letters: Вибрирующие нанопузырьки помогут усовершенствовать очистку воды | |
Новое исследование физики вибрирующих нанопузы... |
Nature Nanotechnology: Замена асбеста в строительстве оказалась не менее опасной | |
Патогенный потенциал вдыхания инертных волокни... |
Nano Letters: Уязвимость ГЭБ у пациентов с Альцгеймером используют для лечения | |
Нейродегенеративными заболеваниями, такими как... |
Nature Nanotechnology: Созданы новые пикопружины для биомедицинских нужд | |
Исследователи из Хемница, Дрездена и ... |
Electrochemistry Communications: Из нанопагод ZnO разработан фотоэлектрод | |
Исследовательская группа, состоящая из со... |
LS&A: Исследователи усилили передачу сигнала в перовскитовых нанолистах | |
Перовскитовые материалы по-прежнему вызывают б... |
Nano Today: Революционные нанодроны делают возможным таргетное лечение рака | |
Новаторское исследование, проведенное под ... |
Создан нанокатализатор для преодоления ограничений технологии электролиза воды | |
Зеленый водород можно получить с помощью ... |
Nature Communications: В модельном организме ученые нашли наноструктуры | |
У всех представителей животного царства есть ж... |
PNAS: Ученые применили нанотехнологии для понимания поведения опухолей | |
Исследование, проведенное докторантом Пабло С.... |
Small: Форма пропеллера поможет обуздать движение наночастиц | |
Самодвижущиеся наночастицы потенциально могут ... |
Создан наноматериал, безопасно удаляющий прекурсоры мелкодисперсной пыли | |
За последнее десятилетие состояние мелкодиспер... |
Science Advances: Нанопластики способствуют развитию болезни Паркинсона | |
Нанопластики взаимодействуют с особым бел... |
Nature Materials: Из наночастиц и ДНК ученые собрали квазикристалл | |
Наноинженеры создали квазикристалл &mdash... |
Наночастицы Plug and play могут упростить борьбу с разными биологическими целями | |
Инженеры Калифорнийского университета в С... |
Physical Review Fluids: Волновую механику применили в нанометровом масштабе | |
Исследователи показали, что принципы рабо... |
Из нанотрубок убрали углерод, и их стало намного больше | |
Исследователи из Tokyo Metropolitan Unive... |
Cочетание 2d материалов приводит к созданию структур с удивительными свойствами | |
Создание новых материалов путем комбинирования... |
Исследователи создали нанопленку, укрощающую огонь | |
Высокотемпературное пламя используется для&nbs... |
Квантовые стержни открывают трехмерную глубину изображений виртуальной реальности | |
Телевизоры с плоским экраном, в кото... |
Физики представили новую технологию изготовления графеновых устройств | |
Думаете, что знаете о материале все?... |
Ученые разработали нанотатуировки для наблюдения за клетками | |
Инженеры разработали наноразмерные татуировки&... |
Ученые обнаружили нанороботов в живой ткани | |
Самое удивительное, что они там, каж... |
Разработан простой и эффективный способ контроля структур методом двухфотонной литографии | |
Новый способ контроля наноразмерного производс... |
Держать удар: ученые улучшили нанопену для защитного спортивного снаряжения | |
Открытие того факта, что футболисты, полу... |