Международная конференция «Математические и информационные технологии, MIT-2011»
(IX конференция «Вычислительные и информационные технологии в науке,
технике и образовании») № гос. регистрации 0321102644, ISBN 978-5-905569-02-9

Врнячка Баня, Сербия, 27–31 августа 2011 г.

Будва, Черногория, 31 августа – 5 сентября 2011 г.

Гешев П.И.  

Расчет на основе граничных интегральных уравнений рассеяния света на металлической наночастице, расположенной вблизи проводящей поверхности

     Поверхностные плазмоны – это коллективные колебания квази-свободного электронного газа. Их можно рассматривать как поверхностные электромагнитные волны в среде, экспоненциально затухающие вглубь металла и диэлектрика. Для частиц с размером 10-300 нм из золота, серебра или алюминия плазмонные резонансы расположены в видимой и инфракрасной частях спектра. Все поля могут быть рассчитаны в рамках электродинамики сплошных сред. Решения уравнения Гельмгольца в двух и трех измерениях осуществлялись редукцией к системам одномерных граничных интегральных уравнений (ГИУ). Рассматривались двумерные и осесимметричные задачи упругого и неупругого (рамановского) рассеяния света. Изучались нано-объекты: цилиндры, оболочки, сферы, сфероиды и антенны (нано-стержни), расположенные вертикально вблизи проводящей поверхности.
     Сформулированы тождества, которые позволяют контролировать точность расчетов функции Грина (важно для слоистых сред). Продемонстрировано, что поля в точке диполя и излученные диполем в дальнюю зону подчиняются теореме взаимности (важный тест на корректность вычислений). Получены угловые функции излучения диполя с нано-антенной. Построена модель, объясняющая провалы в спектрах коэффициентов усиления поля. При сближении наночастиц с поверхностью электрическое поле в зазоре может увеличиться в 1000 раз по сравнению с полем в освещающем луче. Рамановское излучение диполя, пропорциональное четвертой степени поля, увеличивается при этом в 10^10-10^12 раз. Это явление позволяет детектировать спектры одиночных молекул, попавших в зазор между наночастицами [1,2].
     Часть результатов была ранее опубликована в наших статьях [3-6].

1. Kneipp K. et al., Phys. Rev. Lett., 78, 1667 (1997).
2. Nie S., Emory S. R., Science, 275, 1102 (1997).
3. Geshev P.I., et al, Phys. Rev. B, 70, 075402 (2004).
4. Geshev P.I., Dickmann K., J. Opt. A: Pure Appl. Opt., 8, S161-S173 (2006).
5. Geshev P.I., Fischer U.C., Fuchs H., Optics Express, 15, N.21, P.13796-13804 (2007).
6. Geshev P.I., Fischer U.C., Fuchs H., Phys. Rev. B 81, 125441 (2010).

 


К списку докладов

© 1996-2017, Институт вычислительных технологий СО РАН, Новосибирск