_ Nanostructuri cu mai multe particule pentru construirea de tehnologii cuantice mai bune< /h3>

În Fizica naturii, Grupul LSU Quantum Photonics oferă perspective noi asupra trăsăturilor fundamentale ale plasmonilor de suprafață, provocând înțelegerea existentă. Pe baza investigațiilor experimentale și teoretice efectuate în laboratorul profesorului asociat Omar Magaña-Loaiza, aceste descoperiri noi marchează un progres semnificativ în plasmonica cuantică, probabil cel mai demn de remarcat din ultimul deceniu.

În timp ce cercetările anterioare în domeniu au avut loc. concentrat predominant pe comportamentele colective ale sistemelor plasmonice, grupul LSU a adoptat o abordare distinctă. Privind undele plasmonice ca pe un puzzle, au reușit să izoleze subsisteme multiparticule sau să descompună puzzle-ul în bucăți. Acest lucru a permis echipei să vadă cum funcționează diferite piese împreună și a dezvăluit o imagine diferită sau, în acest caz, noi comportamente pentru plasmonii de suprafață.

Plasmonii sunt unde care se mișcă de-a lungul suprafeței metalelor atunci când lumina este cuplată la oscilații de sarcină. La fel cum aruncarea pietricelelor în apă generează ondulații, plasmonii sunt „unduri” care călătoresc de-a lungul suprafețelor metalice. Aceste unde minuscule operează la scară nanometrică, făcându-le cruciale în domenii precum nanotehnologia și optica.

„Ceea ce am descoperit este că, dacă ne uităm la subsistemele cuantice ale undelor plasmonice, putem vedea modele inverse, modele mai clare și interferență opusă, care este complet opusă comportamentului clasic”, a explicat Riley Dawkins, un student absolvent și co-primul autor al studiului, care a condus investigația teoretică.

Folosirea luminii care vizează o nanostructură de aur și observând comportamentul luminii împrăștiate, grupul cuantic LSU a observat că plasmonii de suprafață pot prezenta caracteristici atât ale bosonilor, cât și ale fermionilor, care sunt particule fundamentale în fizica cuantică. Aceasta înseamnă că subsistemele cuantice pot prezenta comportamente non-clasice, cum ar fi deplasarea în direcții diferite, în funcție de condițiile specifice.

„Imaginați-vă că mergeți pe bicicletă. Ați crede că majoritatea atomilor tăi se mișcă în aceeași direcție ca și bicicleta. Și asta este adevărat pentru majoritatea dintre ei. Dar, de fapt, există niște atomi care se mișcă în direcția opusă", a explicat Magaña-Loaiza.

"Una dintre consecințele acestora Rezultatul este că prin înțelegerea acestor proprietăți fundamentale ale undelor plasmonice și, cel mai important, acest nou comportament, se pot dezvolta tehnologii cuantice mai sensibile și mai robuste.”

În 2007, utilizarea undelor plasmonice pentru detectarea antraxului a declanșat cercetările privind utilizarea principiilor cuantice pentru tehnologia îmbunătățită a senzorilor.

În prezent, cercetătorii se străduiesc să integreze aceste principii în sistemele plasmonice pentru a crea senzori cu sensibilitate și precizie sporite. Acest progres este promițător semnificativ în diverse domenii, inclusiv diagnosticare medicală, simulări de dezvoltare a medicamentelor, monitorizarea mediului și știința informațiilor cuantice.

Studiul este gata să aibă un impact semnificativ asupra domeniului plasmonicii cuantice, în calitate de cercetători. la nivel mondial va valorifica rezultatele pentru simulări cuantice. Chenglong You, profesor asistent de cercetare și autor corespondent, a spus: „Descoperirile noastre nu numai că dezvăluie acest nou comportament interesant în sistemele cuantice, dar este și sistemul plasmonic cuantic cu cel mai mare număr de particule din istorie și doar asta ridică fizica cuantică la alt nivel.”

Studentul absolvent și co-primul autor Mingyuan Hong a condus faza experimentală a studiului. În ciuda complexității sistemelor de plasmonică cuantică, Hong a remarcat că provocările sale principale în timpul experimentelor au fost perturbările externe.

„Vibrațiile din diverse surse, cum ar fi construcția drumurilor, au reprezentat o provocare semnificativă din cauza sensibilității extreme a probei de plasmă. Cu toate acestea, am reușit în cele din urmă să extragem proprietăți cuantice din undele plasmonice, o descoperire care îmbunătățește tehnologii cuantice sensibile. Această realizare ar putea deschide noi posibilități pentru viitoare simulări cuantice.”

Intitulată „Dinamica neclasică a câmpului apropiat al plasmonilor de suprafață”, cercetarea a fost realizată în întregime la LSU. "Toți autorii acestui studiu sunt afiliați la LSU Physics & Astronomy. Avem chiar și un coautor care era elev la liceu la acea vreme, de care sunt foarte mândru", a spus Magaña-Loaiza. Această nouă cercetare este prefațată de lucrările anterioare ale LSU.

(Fluierul)

Inapoi