Оптичне поглинання нанокомпозитом зі сферичними гібридними наночастинками
А. В. Коротун$^{1,2}$, Н. А. Смирнова$^{1}$, I. М. Тітов$^{3}$, Г. М. Шило$^{4}$
$^{1}$Національний університет «Запорізька політехніка», вул. Жуковського, 64, 69063 Запоріжжя, Україна
$^{2}$Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03142 Київ, Україна
$^{3}$UAD Systems, вул. Олександрівська, 84, 69002 Запоріжжя, Україна
$^{4}$Запорізький 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