„Proszę sobie wyobrazić, że dysponują Państwo mechanizmem, który może pracować w różnych trybach z pomocą różnych kół zębatych. Multipol to takie właśnie koło zębate dla cząsteczki. Z braku informacji o tych kołach zębatych wcześniej nie było możliwości sterowania pracą cząstek. Wyniki naszych prac rozwiązują ten problem i dają więcej możliwości dokonywania zmian w optycznych właściwościach cząstek” - tłumaczy Aleksander Szalin z ITMO University w Petersburgu.
Światła i inne typy fal elektromagnetycznych przenoszą informacje znacznie skuteczniej i szybciej niż sygnały elektryczne, dzięki czemu duża część nowoczesnych systemów łączności opiera się na włóknie optycznym i różnych laserowych źródłach promieniowania. Uczeni od dawna usiłują zamienić tranzystory i ścieżki w chipach ich analogami świetlnymi, ale jak dotąd nie udaje się to z jednej prostej przyczyny – bardzo trudno kierować ruchem światła.
Wszystkie mają jedną wadę – o ich właściwościach decyduje się na etapie wykonania i praktycznie nie da się ich zmienić, co utrudnia wykorzystanie podobnych nanocząstek w charakterze nanoanten i innych komponentów komputerów świetlnych przyszłości, a także komórek pamięci, w których informacja może być wielokrotnie zapisywana.
Uczeni z ITMO University i ich koledzy z Rosji, Niemiec i Australii już od wielu lat pracują nad tym problemem, opracowując nanocząstki dielektryczne, których właściwości optyczne można zmieniać, poddając je działaniu bardzo krótkich impulsów promieniowania laserowego lub oddziałując na nie inną drogą.
Rosyjscy uczeni i ich zagraniczni koledzy podjęli próbę uogólnienia tych różnych wariantów i wytłumaczenia ich na podstawie wszystkich tych wyników doświadczeń, dążąc do sformułowania swojej własnej teorii opisującej to, jak światło oddziałuje z podobnymi nanostrukturami. W tym celu uczeni przedstawili w postaci układu swoistych „obwarzanków” elektryczne i magnetyczne pola powstające na powierzchni cząstek.
Fizycy odkryli, że te procesy okazały się dużo bardziej skomplikowane niż sądzili wcześniej teoretycy i eksperymentatorzy. Na przykład w niektórych przypadkach współdziałanie między prądami, które powstają w cząstce po jej naświetleniu, wprowadzają ją w szczególny stan braku promieniowania. Szalin i jego koledzy mają nadzieję, że ich obliczenia pomogą społeczności naukowej lepiej zrozumieć to, jak przebiegają procesy elektromagnetyczne w nanocząstkach, i dostrajać je do pracy w charakterze komponentów różnych złożonych urządzeń fotonowych.
