En el siglo dieciocho, Los científicos se enfrentaron a un enigma:¿es la luz una onda o una partícula? Una de las pruebas más sólidas para respaldar la "vista de onda", el histórico experimento de doble rendija, fue reportada en 1804 por el científico Thomas Young. Young pasó luz coherente a través de dos rendijas estrechamente espaciadas y observó un conjunto de franjas de interferencia, un resultado que ocurre con fenómenos ondulatorios como el sonido o el agua. Esta observación se convirtió en la base de la moderna teoría ondulatoria de la luz.

Doscientos años después, Arseniy Kuznetsov y compañeros de trabajo del Instituto de almacenamiento de datos A * STAR, junto con colaboradores en Australia, Singapur, el Reino Unido y Rusia, han realizado un experimento análogo a los experimentos de Young pero utilizando objetos a nanoescala. El equipo estudió la dispersión de la luz en las regiones de longitud de onda visible e infrarroja cercana de un grupo de dos o tres nanopartículas plasmónicas de oro muy próximas. Observaron efectos de interferencia y resonancia que se asemejan a los observados en los experimentos de Young.

En particular, mientras se estudia un sistema de trímeros que consta de tres nanodiscos metálicos discretos de aproximadamente 145 nanómetros de diámetro y 60 nanómetros de espesor, el equipo encontró evidencia de la presencia de campo cercano, vórtices ópticos del tamaño de una sub-longitud de onda y la circulación de energía electromagnética (ver imagen). Este hallazgo es muy similar a lo que ocurre con el patrón de flujo de energía en un experimento tipo Young realizado con tres rendijas.

Uno de los temas clave de la nanoplásmica es la interacción entre nanopartículas metálicas a nanoescala. "Incluso si la separación entre dos o varias nanopartículas dispuestas de forma no periódica es del orden de la longitud de onda, su interacción puede ser lo suficientemente fuerte como para cambiar sus propiedades de dispersión y absorción, ", señala Kuznetsov." Esto se puede explicar por las peculiaridades del flujo del vector de Poynting (energía) alrededor de las nanopartículas y la formación de vórtices ópticos, que producen un patrón de líneas de campo similar al experimento clásico de Young ".

Los hallazgos del equipo, dice Kuznetsov, no solo ampliar nuestra comprensión fundamental de cómo la luz interactúa con los nanoclusters de partículas metálicas, pero tienen aplicaciones tanto teóricas como prácticas. "También pueden resultar útiles para aplicaciones como células solares mejoradas y biosensores plasmónicos". Sin embargo, su aplicación más notable, él sugiere, puede estar en el área emergente de nanoantenas.

En el futuro, el equipo tiene como objetivo estudiar las propiedades resonantes y las interacciones de nanopartículas hechas de materiales no metálicos. En particular, planean investigar materiales dieléctricos de alto índice de refracción como el silicio, cuales, a diferencia de las partículas metálicas, no sufra pérdidas ópticas elevadas.