Физики из России и Дании впервые смогли в эксперименте подтвердить ранее предсказанный эффект «плазмонной наноструи». Для этого они сфокусировали поверхностные плазмонные волны в струю и увидели ее с помощью микроскопа. Открытие может быть использовано для создания оптического компьютера. О результатах работы ученые сообщили в журнале Optics Letters.

Исследователи из разных стран мира стараются создать вычислительные устройства на основе оптического излучения. В таких установках передача и обработка информации происходит с помощью света, а не электронов, как в традиционной технике. Оптические компьютеры в теории будут иметь на порядок более высокую скорость работы, чем самые мощные из сегодняшних машин. Одна из самых серьезных проблем на пути к созданию таких компьютеров — миниатюризация составляющих их вычислительных схем.

«Логические элементы современных процессоров имеют размеры в десятки микрометров. Чтобы оптическая электроника могла с ними конкурировать, нам необходимо уменьшить элементы до наноразмера, — объясняет ведущий автор исследования, профессор отделения электронной инженерии Томского политехнического университета Игорь Минин. — Для обхода этих ограничений необходимо перейти от фотонов к поверхностным плазмон-поляритонам — особым электромагнитным волнам, которые могут распространяться вдоль границы металла и воздуха или диэлектрика. Ранее мы показали, что в теории можно реализовать эффект плазмонной наноструи, но обнаружить его экспериментально до сих пор не удавалось».

Чтобы обнаружить эффект, ученые поместили квадратную частицу из диэлектрического материала размером пять на пять микрометров на тонкую золотую пленку. Такая частица играла роль микролинзы, которая позволила сфокусировать плазмоны в очень маленькой области в виде наноразмерной струи.

«Фотонная струя — это трехмерный объект, а вот плазмонная — двумерная. Ее габариты меньше, а значит, в будущем устройства на основе этого эффекта можно сделать меньше и локализовать электромагнитное излучение в очень маленькой области. Чтобы получить плазмонную нанострую, необходим только источник излучения на телекоммуникационной длине волны и прямоугольные микрочастицы диэлектрика. Сделать это довольно просто. Это значит, что такие устройства найдут применение в микроскопах со сверхразрешением, в производстве биосенсоров и в биологических исследованиях для управления молекулами», — резюмирует Минин.