Электромагнитные резонансы в наноструктурных системах

• Автор: Шалин, Александр Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Ульяновск
• Количество страниц: 145 с. : ил.

1. Полуклассический подход к описанию взаимодействия электромагнитного излучения с веществом. Магнитные размерные резонансы в плотных атомных ансамблях
1.1. Немагнитные среды
1.1.1. Уравнения для связанных квантовых диполей
1.1.2. Полевые уравнения для непроводящей немагнитной среды
1.2. Магнитные среды
1.2.1. Уравнения для связанных квантовых магнитных диполей
1.2.2. Полевые уравнения для непроводящей магнитной среды
1.3. Взаимодействие атомов с ненулевыми магнитными моментами в поле радиочастотного излучения
1.3.1. Линейные стационарные магнитные размерные резонансы в двухатомных наноструктурных объектах
1.3.2. Спиновый парамагнетизм в двухатомном наноструктурном объекте и магнитные размерные резонансы
2. Электродинамическая теория наноагрегатов
2.1.0сновные уравнения
2.2. Расчет полей внутри и вне системы
2.2.1. Согласование координатных систем
2.2.2. Линейное стационарное приближение. Эффективные электрические поля
2.2.3. Уравнения магнитного поля
2.2.4. Электродинамический отклик системы
2.3. Показатель преломления системы
2.3.1. Показатель преломления диэлектрических наношаров, активированных двухуровневыми атомами

2.3.2. Эффективный показатель преломления взаимодействующих наночастиц
2.4. Электростатическое приближение
2.5. Оптические свойства исследуемой структуры. Численное моделирование
2.6. Заключение
3. Оптика металлических наночастиц
3.1. Металлические наночастицы в рамках теории интегро-дифференциальных уравнений
3.1.1. Отражение и преломление плоской волны на поверхности металлической полубесконечной среды
3.1.2. Линейность и однородность оптической среды
3.1.3. Комплексный показатель преломления среды
3.1.4. Эффективные поляризуемости электронов проводимости в системе двух взаимодействующих металлических наночастиц
3.1.5. Поглощение оптического излучения в металлических наночастицах
3.1.6. Частоты ближнепольных резонансов в системе взаимодействующих металлических наношаров
3.1.7. Исследование оптических характеристик системы из двух взаимодействующих в поле излучения металлических наночастиц
3.2. Электронные состояния в металлических кластерах
3.2.1. Собственные частоты электронной подсистемы в приближении Томаса-Ферми
3.2.2. Волновые функции электронов в кластере
3.2.3. Пространственное распределение энергетических состояний в объеме кластера
3.2.4. Дипольные моменты перехода между электронными состояниями. Рассеяние света золотыми нанокластерами
3.2.5. Эффективное состояние электронов

3.2.6. Заключение.

4. Оптические метаструктурные покрытия
4.1. Оптическая прозрачность и абсолютная зеркальность двумерных метаструктурных нанопленок
4.2. Эффект оптического просветления границы раздела двух сред за счет нанокристаллического покрытия
4.2.1. Введение
4.2.2. Отражательная и пропускательная способности границы полу-бесконечной среды, модифицированные монослоем наночастиц
4.2.3. Решеточные суммы
4.2.4. Условие идеального оптического просветления
4.2.5. Численные расчеты
4.2.6. Роль структурного фактора
Заключение
Библиография
Приложение А
Приложение В
Приложение С

«эффективного показателя преломления» каждой из частиц. Это понятие крайне удобно для исследования системы в целом, к примеру, некоего нанопокрытия, поскольку позволяет, единожды рассчитав параметры взаимодействия, абстрагироваться от внутренней структуры и рассматривать агрегат как целое, оптические свойства которого характеризуются показателем преломления Пф. Очевидно, что если элементы его различны по физическим
либо химическим характеристикам, то пер становится функцией координат.
Итак, считая, что в пределах одной частицы на все атомы действует одно и то же эффективное поле, используем соотношение (78) для изучения у - й частицы, состоящей из нескольких сортов атомов:
Ео, Ы2Ж# 1 = (е./“" + Ео, • (■••)) = -ЕоуЁ^Ж ’ <95)
1=1 1=1 1
где все обозначения те же, что и ранее. Напомним, что Е0^ - действующее
(эффективное) поле в центре рассматриваемой наночастицы. Учитывая соотношение (94), получим следующее очевидное выражение:
Е,,^"^!^. (96)
Теперь нам остается лишь ввести простую, напрашивающуюся замену п) -1 п2е(Г I
Ед.-—=---= Е01—~и , дабы получить полное, правда, формальное совпа-
+ 2 пе//]+2
дение уравнений (94) и (96):
3 Я и«У+
Отсутствие в формуле (97), в отличие от (94), множителя ) связано с
тем, что он уже входит в выражение (77) для эффективной поляризуемости.
В случае, если определение диэлектрической проницаемости отдельных частиц происходит экспериментально, а в применении предложенного нами в первой главе диссертации квантового подхода для вычисления поляризуемо-