Кембриджские учёные зафиксировали синхронизацию молекул в золотых нанорезонаторах при комнатной температуре
Материал подготовлен искусственным интеллектом на основе нескольких источников — ссылки на оригиналы приведены ниже.
Исследователи из Кембриджского университета обнаружили, что молекулы, заключённые в зазорах между золотыми наночастицами, могут синхронизироваться при комнатной температуре, несмотря на быструю утечку фотонов. Открытие опровергает устоявшееся мнение о необходимости долгоживущих оптических резонаторов для когерентности и открывает путь к новым сенсорам, молекулярной фотонике и квантовым устройствам. Координация возникает преимущественно между самими молекулами, а не через световое поле.
Открытие
Исследователи поместили люминесцентные молекулы в зазоры шириной менее нанометра между золотыми наночастицами и облучали их непрерывным лазером. С повышением мощности лазера излучение распространялось за пределы освещённой области в виде светящегося ореола, что указывало на синхронизацию молекул по всему образцу. Ведущий автор доктор Ракеш Арул, научный сотрудник Кавендишской лаборатории, отметил переход от независимого к коллективному поведению. Измерения подтвердили возникновение синхронизированного дипольного состояния, несмотря на быстрый уход фотонов.
Коллективное поведение в резонаторах с утечкой
Традиционно оптическая когерентность требует резонаторов, удерживающих свет в течение длительного времени. Новое исследование, опубликованное в Nature Nanotechnology, показывает, что плазмонные резонаторы, из которых свет уходит за фемтосекунды, также поддерживают синхронизированные состояния молекул. Молекулы колеблются как единая коллективная система, но свет быстро теряет когерентность после выхода из наноструктур. Это опровергает предположение о необходимости долгого времени жизни фотонов.
Потенциальные применения
Создание синхронизированных молекулярных состояний при комнатной температуре позволит разработать высокочувствительные сенсоры на квантовых эффектах, новые устройства молекулярной фотоники и квантовые технологии без криогенного охлаждения. Результаты также указывают на возможный путь к сверхтекучести при комнатной температуре. Исследование проведено в Кавендишской лаборатории Кембриджского университета.
Что дальше
Исследователи планируют изучить, можно ли достичь аналогичных коллективных состояний с другими молекулами и геометриями резонаторов. Пока неясно, как долго может сохраняться синхронизированное состояние и удастся ли его использовать в практических устройствах.
1 источник
Кембриджские учёные зафиксировали синхронизацию молекул в золотых нанорезонаторах при комнатной температуре
