Au XVIIIe siècle, les scientifiques ont fait face à une énigme :la lumière est-elle une onde ou une particule ? L'une des preuves les plus solides à l'appui de la «vue des vagues» - l'expérience historique à double fente - a été rapportée en 1804 par le scientifique Thomas Young. Young a fait passer une lumière cohérente à travers deux fentes rapprochées et a observé un ensemble de franges d'interférence, un résultat qui se produit avec des phénomènes ondulatoires comme le son ou l'eau. Cette observation est devenue la base de la théorie ondulatoire moderne de la lumière.

Deux cents ans plus tard, Arseniy Kuznetsov et ses collègues du A*STAR Data Storage Institute, avec des collaborateurs en Australie, Singapour, le Royaume-Uni et la Russie, ont réalisé une expérience analogue aux expériences de Young mais en utilisant des objets à l'échelle nanométrique. L'équipe a étudié la diffusion de la lumière dans les régions de longueur d'onde visible et proche infrarouge à partir d'un groupe de deux ou trois nanoparticules plasmoniques d'or rapprochées. Ils ont observé des effets d'interférence et de résonance qui ressemblent à ceux observés dans les expériences de Young.

En particulier, en étudiant un système trimère constitué de trois nanodisques métalliques discrets d'environ 145 nanomètres de diamètre et 60 nanomètres d'épaisseur, l'équipe a trouvé des preuves de la présence de champ proche, les tourbillons optiques de taille inférieure à la longueur d'onde et la circulation de l'énergie électromagnétique (voir image). Cette découverte est très similaire à ce qui se produit pour le modèle de flux d'énergie dans une expérience de type Young réalisée avec trois fentes.

L'un des enjeux clés de la nanoplasmonique est l'interaction entre les nanoparticules métalliques à l'échelle nanométrique. « Même si la séparation entre deux ou plusieurs nanoparticules arrangées de façon non périodique est de l'ordre de la longueur d'onde, leur interaction peut être suffisamment forte pour modifier leurs propriétés de diffusion et d'absorption, " note Kuznetsov. " Cela peut s'expliquer par les particularités du flux de vecteur (énergie) de Poynting autour des nanoparticules et la formation de vortex optiques, qui produisent un motif de lignes de champ similaire à l'expérience classique de Young."

Les conclusions de l'équipe, dit Kouznetsov, non seulement élargir notre compréhension fondamentale de la façon dont la lumière interagit avec les nanoamas de particules métalliques, mais ont des applications à la fois théoriques et pratiques. "Ils peuvent également s'avérer utiles pour des applications telles que des cellules solaires améliorées et des biocapteurs plasmoniques." Cependant, leur application la plus remarquable, Il suggère, peut être dans le domaine émergent des nanoantennes.

À l'avenir, l'équipe vise à étudier les propriétés résonantes et les interactions des nanoparticules fabriquées à partir de matériaux non métalliques. En particulier, ils prévoient d'étudier des matériaux diélectriques à indice de réfraction élevé tels que le silicium, lequel, contrairement aux particules métalliques, ne souffrent pas de pertes optiques élevées.