《自然》刊登物理學大突破:麥克斯韋方程擴展到納米領域了

2020-12-17 前瞻網

《自然》刊登物理學大突破：麥克斯韋方程擴展到納米領域了

 黃琨 • 2019-12-12 19:26:07　來源：前瞻網　E3511G0

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自詹姆斯·克拉克·麥克斯韋的《電磁場動力學理論》出版以來，過去150多年間，經典電磁理論一直統治著物理學界。人們對電場、磁場和光的基本認識都來源於上面的20條方程。然而，這套理論也一直有個問題。

在宏觀層面上，這些感應函數和經典邊界條件足以解釋物質之間的電磁感應現象，但在更小的尺度上，它無法解釋一些非經典效應，無法解釋一些非定域性、外溢和朗道阻尼等效應的存在。

不過，相關研究近日取得了進展。12月11日，楊毅(音)等科學家團隊在《自然》上發表了一篇題為《納米級電磁學的一般理論和實驗框架》(A general theoretical and experimental framework for nanoscale electromagnetism)的突破性論文。他們在論文中提出了一個模型，成功將宏觀電磁學的有效性擴展到了納米領域。

論文概要寫道：「在這裡，我們介紹和實驗證明了這樣一個框架- - -既適用於分析和數字，並適用於多尺度問題- - -通過稱為Feibelman d的參數，將表面感應函數重新引入電子尺度。

「我們建立了實驗程序，使用準正態微擾理論和明顯的非經典效應的觀測這些複雜的彌散感應函數。在典型的多尺度結構中，我們觀察到超過30%的非經典光譜位移和克雷比格樣展寬的分解:薄膜耦合納米諧振器，其特徵尺寸可與波長和電子長度尺度相媲美。」

「我們的結果為模擬和理解納米級(即所有相關長度尺度在1納米以上)電磁現象提供了一個通用框架。」

新模型和實驗無論是對基礎科學還是對各種應用學科都有重大意義，它在電磁學、材料科學和凝聚態物理之間建立了全新的聯繫，可能帶來包括化學和生物學在內所有相關領域的新發現。

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