Оптичне поглинання нанокомпозитом зі сферичними гібридними наночастинками
А. В. Коротун1,2, Н. А. Смирнова1, I. М. Тітов3, Г. М. Шило4
1Національний університет «Запорізька політехніка», вул. Жуковського, 64, 69063 Запоріжжя, Україна
2Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03142 Київ, Україна
3UAD Systems, вул. Олександрівська, 84, 69002 Запоріжжя, Україна
4Запорізький національний університет, вул. Жуковського, 66, 69600 Запоріжжя, Україна
Отримано: 24.01.2023; остаточний варіант - 28.02.2023. Завантажити: PDF
Досліджено оптичні властивості композитів діелектрична матриця–шарувата частинка-включення зі структурою «металеве ядро–оболонка J-аґреґату». Проведено розрахунки частотних залежностей діелектричних функцій шаруватих наночастинок, а також ефективної діелектричної функції та коефіцієнта поглинання композитів у рамках класичного та розмірноскориґованого моделів ефективного середовища Максвелл-Ґарнетта. Показано, що в досліджуваних композитних наночастинках збуджуються одна екситонна та дві гібридні плазмон-екситонні моди. Пояснено природу осциляцій дійсної й уявної частин діелектричної функції шаруватих частинок в інфрачервоній області частот. Побудовано наближений аналітичний модель для визначення частот гібридних плазмон-екситонних резонансів і встановлено, що ці частоти істотно залежать від вмісту металу в наночастинці. Знайдено умову, за якої перший максимум уявної частини діелектричної функції наночастинки потрапляє в інфрачервоний діяпазон спектру. Показано, що частоти гібридних мод нанокомпозиту істотно залежать від розмірів ядра й оболонки, а третій максимум уявної частини ефективної діелектричної функції знаходиться в ультрафіолетовому діяпазоні частот. Доведено, що розмірна корекція моделю Максвелл-Ґарнетта має сенс лише для дослідження частотних залежностей коефіцієнта поглинання наноком-позиту, а ріжниця в результатах розрахунку ефективної діелектричної функції є незначною. Простежено зміни амплітуди та положень максимумів уявних частин діелектричних функцій частинок і композиту та коефіцієнта поглинання, а також кількости їх зі зміною розмірів і матеріялів ядра й оболонки частинок-включень. Встановлено, що зі зме-ншенням вмісту металу в частинці-включенні має місце зближення максимумів коефіцієнта поглинання композиту, а зі збільшенням — навпаки, віддалення.
Ключові слова: наближення ефективного середовища, оптичні властивості нанокомпозитів, гібридні плазмон-екситонні резонанси, коефіцієнт поглинання, ефективна діелектрична функція, сферичні гібридні наночастинки, J-аґреґат.
URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v45/i05/0569.html
PACS: 71.35.Aa, 71.45.Gm, 73.20.Mf, 78.67.Bf, 78.67.Sc, 81.07.Pr, 82.35.Np