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《自然》刊登物理学大突破：麦克斯韦方程扩展到纳米领域了
2019-12-12 19:26:07 来源：前瞻网 阅读量：4.81万
自詹姆斯·克拉克·麦克斯韦的《电磁场动力学理论》出版以来，过去150多年间，经典电磁理论一直统治着物理学界。人们对电场、磁场和光的基本认识都来源于上面的20条方程。然而，这套理论也一直有个问题。
在宏观层面上，这些感应函数和经典边界条件足以解释物质之间的电磁感应现象，但在更小的尺度上，它无法解释一些非经典效应，无法解释一些非定域性、外溢和朗道阻尼等效应的存在。
不过，相关研究近日取得了进展。12月11日，杨毅(音)等科学家团队在《自然》上发表了一篇题为《纳米级电磁学的一般理论和实验框架》(A general theoretical and experimental framework for nanoscale electromagnetism)的突破性论文。他们在论文中提出了一个模型，成功将宏观电磁学的有效性扩展到了纳米领域。
论文概要写道：“在这里，我们介绍和实验证明了这样一个框架- - -既适用于分析和数字，并适用于多尺度问题- - -通过称为Feibelman d的参数，将表面感应函数重新引入电子尺度。
“我们建立了实验程序，使用准正态微扰理论和明显的非经典效应的观测这些复杂的弥散感应函数。在典型的多尺度结构中，我们观察到超过30%的非经典光谱位移和克雷比格样展宽的分解:薄膜耦合纳米谐振器，其特征尺寸可与波长和电子长度尺度相媲美。”
“我们的结果为模拟和理解纳米级(即所有相关长度尺度在1纳米以上)电磁现象提供了一个通用框架。”
新模型和实验无论是对基础科学还是对各种应用学科都有重大意义，它在电磁学、材料科学和凝聚态物理之间建立了全新的联系，可能带来包括化学和生物学在内所有相关领域的新发现。
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