电磁波散射时的磁场强度。入射波（蓝色箭头）从左向右传播。插图表示磁场内的一个放大显示

来自俄罗斯莫斯科大学的科学家，与他们在俄罗斯和其它国家的同事一起，第一次实现了高折射率介电粒子在大型电磁场中的电磁波的散射的首次直接测量。研究人员在《科学报告》杂志中展示了他们的这项最新项目成果。

电子学中基本元件的小型化需要新方法。因此，在尽可能小的体积内制造密集的电磁场是非常重要的。与国际团队合作的莫斯科国立大学的科学家进行了一个巨大的共振场的首次直接测量，磁场由一个亚波长的介电粒子在一个平面电磁波的散射中激发，研究人员还提供了完整的定量的理论解释。

物理学家Michael Tribelsky是该论文的主要作者，他说：“在理论上，这种效应是大家都共知的。在这种情况下，散射粒子起漏斗作用，从大区域收集入射的辐射，并将其集中在微粒中的一个小体积内。然而，在实际实现的道路上存在着许多困难。金属纳米粒子是这种“场集中器”的首选，不幸的是，它们辜负了人们的期望。

重点是金属在入射波可见光频率最有趣的应用领域具有很高的耗散损耗。耗散导致了显著的能量损失，浪费了纳米颗粒的无功（通常是有害的）加热，并削弱了电磁场的共振增强。在这种情况下，转向介电粒子是很自然的。不幸的是，处理这些问题并不是那么简单。”

如果粒子没有高折射率，共振效应就会很弱。关于高折射率粒子，其尺寸小于入射辐射的波长，人们普遍认为电磁场几乎不穿透这种粒子。然而，事实证明，在入射辐射的某些频率下，情况正好相反。即，场不仅穿透粒子，而且可以观察到它的高浓度。在某种意义上，这种效果类似于一个强度很弱但是时机刚刚好的摆动推力。

“我们的主要研究结果是，我们首次实现了激发磁场的实验验证和测量，”Michael Tribelsky说。

光频率对应测量的困难与测量纳米颗粒中的场的必要性有关，测量空间分辨率必须是纳米量级。研究人员通过一个厘米大小的粒子对无线电波的相同散射来模拟纳米颗粒对光的散射。为了能够在粒子内部移动探针，将液体介质（通常蒸馏水保持在一定的温度下）倒入透明的入射电波容器中。

这一成就处于现代亚波长光学研究的前沿（即光学处理物体的尺度小于入射光的波长）。这些现象的应用包括医学（诊断和治疗疾病，包括癌症；靶向药物及其他应用），生物学（各种传感器和标记），电信领域（纳米天线）和信息记录和存储等领域的系统。它也可以用来制造革命性的新型光学计算机，在这种计算机中信息不是通过电脉冲而是通过光包传输。

科学家说，“在一个广阔的视野下，我们的项目可以开启超微型器件和超材料的研究，即材料是人为形成的，并以结构化的特殊的方式，在制造上具有独特的电磁性能设计。”

来源：实验帮