Nel Settecento, gli scienziati hanno dovuto affrontare un enigma:la luce è un'onda o una particella? Uno dei più forti elementi di prova a sostegno della "visione dell'onda" - il punto di riferimento dell'esperimento della doppia fenditura - fu riportato nel 1804 dallo scienziato Thomas Young. Young ha fatto passare la luce coerente attraverso due fenditure ravvicinate e ha osservato una serie di frange di interferenza, un risultato che si verifica con fenomeni ondulatori come il suono o l'acqua. Questa osservazione divenne la base per la moderna teoria ondulatoria della luce.

Duecento anni dopo, Arseniy Kuznetsov e collaboratori dell'A*STAR Data Storage Institute, insieme a collaboratori in Australia, Singapore, Regno Unito e Russia, hanno eseguito un esperimento analogo agli esperimenti di Young ma utilizzando oggetti su scala nanometrica. Il team ha studiato la diffusione della luce nelle regioni della lunghezza d'onda del visibile e del vicino infrarosso da un gruppo di due o tre nanoparticelle plasmoniche d'oro ravvicinate. Hanno osservato interferenze e effetti di risonanza che assomigliano a quelli visti negli esperimenti di Young.

In particolare, mentre studiava un sistema trimero costituito da tre nanodischi metallici discreti di circa 145 nanometri di diametro e 60 nanometri di spessore, la squadra ha trovato prove della presenza di campo vicino, vortici ottici di lunghezza inferiore a lunghezza d'onda e circolazione di energia elettromagnetica (vedi immagine). Questa scoperta è molto simile a ciò che accade al modello di flusso di energia in un esperimento di tipo Young eseguito con tre fenditure.

Uno dei problemi chiave della nanoplasmonica è l'interazione tra nanoparticelle metalliche su scala nanometrica. "Anche se la separazione tra due o più nanoparticelle disposte in modo non periodico è dell'ordine della lunghezza d'onda, la loro interazione può essere abbastanza forte da cambiare le loro proprietà di dispersione e assorbimento, " osserva Kuznetsov. "Ciò può essere spiegato dalle peculiarità del flusso del vettore Poynting (energia) attorno alle nanoparticelle e dalla formazione di vortici ottici, che producono uno schema di linee di campo simile al classico esperimento di Young."

I risultati della squadra, dice Kuznetsov, non solo ampliare la nostra comprensione fondamentale di come la luce interagisce con i nanocluster di particelle metalliche, ma hanno applicazioni sia teoriche che pratiche. "Potrebbero anche rivelarsi utili per applicazioni come celle solari migliorate e biosensori plasmonici". Però, la loro applicazione più notevole, egli propone, potrebbe trovarsi nell'area emergente delle nanoantenne.

Nel futuro, il team mira a studiare le proprietà risonanti e le interazioni delle nanoparticelle realizzate con materiali non metallici. In particolare, hanno in programma di studiare materiali dielettrici ad alto indice di rifrazione come silicio, quale, a differenza delle particelle metalliche, non soffrono di perdite ottiche elevate.