Специалисты Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ» вместе с коллегами из Франции (Университет Экс-Марсель) и Англии (Манчестерский и Эксетерский университеты) впервые обобщили опыт исследований плазмонных резонансов — явлений, связанных с сильным поглощением света в слоях искусственно созданных плазмонных материалов (метаматериалов) на основе металлических наноструктур. Эти исследования обещают революционный прорыв самым разным сферам — от ранней диагностики опасных заболеваний до контроля окружающей среды и продуктов питания.

Как сообщил научный руководитель Инженерно-физического института биомедицины, профессор НИЯУ МИФИ и Университета Экса-Марселя Андрей Кабашин, статья, опубликованная в самом высокорейтинговом научном журнале по химии “Chemical Reviews” — первый всеобъемлющий обзор, посвященный ультраузким плазмонным резонансам. Авторы проанализировали последние научные работы в этой области и примеры прорывных применений таких резонансов в биосенсинге, создании панелей солнечных элементов, оптоэлектроники, сохранения баз данных, телекоммуникаций.

«Плазмонные колебания, или плазмоны, представляют собой коллективные колебания свободных электронов в металлических наноструктурах при их оптическом возбуждении. Плазмоника же, как новая область исследований — в последние годы достигла впечатляющего прогресса и обещает новые значительные разработки для нанооптики, нанофотоники и метаматериалов», — рассказал Андрей Кабашин.

Как отметил ученый, плазмонные резонансы с крайне малой спектральной шириной (до 2 нанометров) наблюдаются при освещении метаматериалов на основе наночастиц золота (в условиях дифракционно-обусловленной электромагнитной связи между локализованными колебаниями свободных электронов в наночастицах).

Обзор для “Chemical Reviews” подробно описывает достижения исследователей НИЯУ МИФИ и их коллег в области генерации сингулярных явлений в фазе отраженной световой волны за счет использования таких резонансов. «Такие явления крайне перспективны для задач оптического биосенсинга, связанного с детектированием критически биологических аналитов — например, возбудителей опасных заболеваний в биомедицинских анализах — при помощи их селективных партнеров», — пояснил Андрей Кабашин.

По словам ученых, это исследовательское направление является одним из самых перспективных в области биосенсинга. Будучи использованной в качестве сигнального параметра, фазовая сингулярность обещает революционный прорыв не только в ранней диагностике опасных заболеваний и ультрачувствительном допинг-контроле, но и в контроле за продуктами питания и окружающей средой, оптоэлектронике, создании панелей солнечных элементов, сохранении баз данных.