Дифракция плоской волны на золотом наноцилиндре конечных размеров

В. И. Каневский$^{1}$, В. И. Григорук$^{2}$, В. С. Сидоренко$^{2}$

$^{1}$Институт химии поверхности им. А.А. Чуйко НАН Украины, ул. Генерала Наумова, 17, 03164 Киев, Украина
$^{2}$Киевский национальный университет имени Тараса Шевченка, ул. Владимирская, 64, 01601 Киев, Украина

Получена: 27.10.2016. Скачать: PDF

Выполнен расчёт рассеяния плоских электромагнитных волн в оптическом диапазоне на золотом наноцилиндре с использованием конечно-элементного подхода для решения трёхмерного векторного уравнения Гельмгольца. Показано, что в резонансном режиме излучение активной энергии (мощности) индуцированного электрического диполя в наноцилиндре в основном осуществляется через его боковые поверхности. Пространственное распределение реактивной энергии электрического диполя носит явно выраженный локальный характер – эта энергия, в основном, распределена в области поверхности наноцилиндра и в несколько раз больше его активной энергии. При этом в течение одного периода колебаний падающей плоской волны дважды осуществляется обмен электромагнитной энергией между индуцированным электрическим диполем и плоской волной. В ближней зоне доминирует не волновой, а колебательный характер и другая физическая природа переиспускания энергии – не активная, а реактивная. Интенсивность потока вектора Пойнтинга в ближней зоне в резонансном режиме на порядок превышает интенсивность рассматриваемого потока в нерезонансном режиме.

Ключевые слова: поверхностный плазмонный резонанс, рассеяние плоских электромагнитных волн, трёхмерное векторное уравнение Гельмгольца.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v38/i12/1563.html

PACS: 02.70.Dh, 41.20.Jb, 42.25.Bs, 42.25.Fx, 42.25.Gy, 73.20.Mf, 78.67.Bf


ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. S. A. Maier, Plasmonics: Fundamentals and Applications (New York: Springer Science + Business Media LLC: 2007)
  2. B. J. Messinger, K. U. Vonraben, R. K. Chang, and P. W. Barber, Phys. Rev. B, 24: 649 (1981) Crossref
  3. H. Xu, J. Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer, 87: 53 (2004) Crossref
  4. P. B. Johnson and R. W. Christy, Phys. Rev. B, 6, No. 12: 4370 (1972) Crossref
  5. P. K. Jain, K. S. Lee, I. H. El-Sayed, and M. A. El-Sayed, J. Phys. Chem. B, 110, No. 14: 7238 (2006) Crossref
  6. C. F. Bohren and D. R. Huffman, Adsorption and Scattering of Light by Small Particles (New York: John Willey and Sons: 1983)
  7. В. В. Климов, Наноплазмоника (Москва: Физматлит: 2009)
  8. В. И. Каневский, В. М. Розенбаум, Оптика и спектроскопия, 117, No 2: 158 (2014) Crossref
  9. J. L. Volakis, A. Chatterjee, and L. C. Kempel, Finite Element Method for Electromagnetics (New York: IEEE Press: 1998) Crossref
  10. J. M. Jin, The Finite Element Method in Electromagnetics (New York: John Willey and Sons: 2002)
  11. W. C. Chew and W. H. Weedon, Microwave Opt. Tech. Lett., 7: 599 (1994) Crossref
  12. Z.S.Sacks, D.M.Kingsland, R.Lee, and J.F.Lee, IEEE Trans. Antennas Propagat., 43, No. 12: 1460 (1995) Crossref
  13. Е. Ф. Венгер, А. В. Гончаренко, М. Л. Дмитрук, Оптика малих частинок і дисперсних середовищ (Київ: Наукова думка: 1999)
  14. П. В. Короленко, Соросовский образовательный журнал, No 6: 93 (1998)