På sjuttonhundratalet, forskare stod inför en gåta:är ljus en våg eller en partikel? Ett av de starkaste bevisen för att stödja "vågvyn" - det landmärke experimentet med dubbelslits - rapporterades 1804 av vetenskapsmannen Thomas Young. Young passerade koherent ljus genom två tätt belägna slitsar och observerade en uppsättning interferensfransar, ett resultat som uppstår med vågfenomen som ljud eller vatten. Denna observation blev grunden för den moderna vågteorin om ljus.

Tvåhundra år senare, Arseniy Kuznetsov och medarbetare från A*STAR Data Storage Institute, tillsammans med medarbetare i Australien, Singapore, Storbritannien och Ryssland, har utfört ett experiment analogt med Youngs experiment men med hjälp av objekt i nanoskala. Teamet studerade ljusspridningen i de synliga och nära-infraröda våglängdsområdena från ett kluster av två eller tre tätt placerade guldplasmoniska nanopartiklar. De observerade störningar och resonanseffekter som liknar de som sågs i Youngs experiment.

Särskilt, samtidigt som man studerade ett trimersystem som består av tre diskreta metalliska nanoskivor med cirka 145 nanometer i diameter och 60 nanometer tjocka, teamet hittade bevis för närvaron av närfält, subvåglängdsstora optiska virvlar och cirkulationen av elektromagnetisk energi (se bild). Detta fynd är mycket likt det som inträffar med energiflödesmönstret i ett experiment av Young-typ utfört med tre slitsar.

En av nyckelfrågorna inom nanoplasmonik är interaktionen mellan metalliska nanopartiklar på nanoskala. "Även om separationen mellan två eller flera icke-periodiskt arrangerade nanopartiklar är av storleksordningen våglängd, deras interaktion kan vara tillräckligt stark för att ändra deras spridnings- och absorptionsegenskaper, " noterar Kuznetsov. "Detta kan förklaras av särdragen hos Poynting-vektorn (energi) flödet runt nanopartiklarna och bildandet av optiska virvlar, som producerar ett mönster av fältlinjer som liknar Youngs klassiska experiment."

Teamets resultat, säger Kuznetsov, inte bara utöka vår grundläggande förståelse av hur ljus interagerar med nanokluster av metallpartiklar, men har både teoretiska och praktiska tillämpningar. "De kan också visa sig användbara för applikationer som förbättrade solceller och plasmoniska biosensorer." Dock, deras mest anmärkningsvärda tillämpning, han föreslår, kan vara i det framväxande området av nanoantenner.

I framtiden, Teamet siktar på att studera resonansegenskaperna och interaktionerna hos nanopartiklar gjorda av icke-metalliska material. Särskilt, de planerar att undersöka dielektriska material med högt brytningsindex som kisel, som, till skillnad från metalliska partiklar, inte lider av höga optiska förluster.