zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Scienceszhps-1606Research ArticleСПЕКТРОСКОПИЯ НАНОСТРУКТУРSPECTROSCOPY OF NANOSTRUCTUREАнализ светового давления эванесцентной электромагнитной волны на диэлектрическую сферическую наночастицуAnalysis of the Light Pressure of an Evanescent Electromagnetic Wave on a Dielectric Spherical NanoparticleСвистунА. Ч.SvistunA. Ch.

Гродно

Grodno

svistun_ach@grsu.byМусафировЭ. В.MusafirovE. V.

Гродно

Grodno

ГузатовД. В.GuzatovD. V.

Гродно

Grodno

Гродненский государственный университет им. Янки КупалыYanka Kupala State University of Grodno202401082024914526533Copyright © Свистун А.Ч., Мусафиров Э.В., Гузатов Д.В., 20242024Свистун А.Ч., Мусафиров Э.В., Гузатов Д.В.Svistun A.C., Musafirov E.V., Guzatov D.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/1606

Рассмотрено световое давление эванесцентной электромагнитной волны, формируемой за счет полного внутреннего отражения вблизи плоской поверхности раздела диэлектрика и жидкости, на расположенную в жидкой среде диэлектрическую сферическую наночастицу. Построены фазовые портреты двумерной системы уравнений, эквивалентной уравнению транспортировки наночастицы под действием градиентной силы светового давления эванесцентного поля с учетом силы сопротивления среды. Показано, что в зависимости от параметров лазерного излучения и материала наночастицы, взвешенной в воде, могут реализовываться различные фазовые портреты как без особых точек, так и с одной особой точкой (устойчивый фокус, устойчивый узел или седло) на фазовой плоскости.

The light pressure of an evanescent electromagnetic wave formed due to the total internal reflection near the flat interface of a dielectric and a liquid on a dielectric spherical nanoparticle located in a liquid medium is considered. Phase portraits of a two-dimensional system of equations which is equivalent to the equation of nanoparticle transportation under the influence of the gradient force of the light pressure of the evanescent field, taking into account the resistance force of the medium, are plotted. It is shown that, depending on the parameters of the laser radiation and the material of the nanoparticle suspended in water, various phase portraits can be realized both without equilibrium points and with one equilibrium point (stable focus, stable node or saddle) on the phase plane.

световое давлениесферическая наночастицаэванесцентная волнатранспортировкаградиентная силафазовый портретlight pressurespherical nanoparticleevanescent wavetransportationgradient forcephase portraitReferencesA. Ashkin. Nobel Lecture, https://www.nobelprize.org/uploads/2018/10/ashkin-lecture.pdfA. Ashkin. Nobel Lecture, https://www.nobelprize.org/uploads/2018/10/ashkin-lecture.pdfA. Rohrbach, E. H. K. Stelzer. J. Opt. Soc. Am. A, 18 (2001) 839—853A. Rohrbach, E. H. K. Stelzer. J. Opt. Soc. Am. A, 18 (2001) 839—853А. А. Афанасьев, Л. С. Гайда, Д. В. Гузатов, А. Н. Рубинов, А. Ч. Свистун. Квант. электрон., 45 , № 10 (2015) 904—907 [ A. A. Afanas’ev, L. S. Gaida, D. V. Guzatov, A. N. Rubinov, A. C. Svistun. Quantum Electron., 45 , N 10 (2015) 904—907]А. А. Афанасьев, Л. С. Гайда, Д. В. Гузатов, А. Н. Рубинов, А. Ч. Свистун. Квант. электрон., 45 , № 10 (2015) 904—907 [ A. A. Afanas’ev, L. S. Gaida, D. V. Guzatov, A. N. Rubinov, A. C. Svistun. Quantum Electron., 45 , N 10 (2015) 904—907]А. А. Афанасьев, Л. С. Гайда, Ю. А. Курочкин, Д. В. Новицкий, А. Ч. Свистун. Квант. электрон., 46 , № 10 (2016) 891—894 [ A. A. Afanas’ev, L. S. Gaida, Y. A. Kurochkin, D. V. Novitsky, A. C. Svistun. Quantum Electron., 46 , N 10 (2016) 891—894]А. А. Афанасьев, Л. С. Гайда, Ю. А. Курочкин, Д. В. Новицкий, А. Ч. Свистун. Квант. электрон., 46 , № 10 (2016) 891—894 [ A. A. Afanas’ev, L. S. Gaida, Y. A. Kurochkin, D. V. Novitsky, A. C. Svistun. Quantum Electron., 46 , N 10 (2016) 891—894]D. V. Guzatov, L. S. Gaida, A. A. Afanas’ev. Nonlinear Phenomena in Complex Systems, 14 , N 4 (2011) 391—398D. V. Guzatov, L. S. Gaida, A. A. Afanas’ev. Nonlinear Phenomena in Complex Systems, 14 , N 4 (2011) 391—398А. Ч. Свистун, Л. С. Гайда, Е. В. Матук. Журн. прикл. спектр., 86 , № 2 (2019) 298—303 [ A. C. Svistun, L. S. Gaida, E. V. Matuk. J. Appl. Spectr., 86 , N 2 (2019) 308—313]А. Ч. Свистун, Л. С. Гайда, Е. В. Матук. Журн. прикл. спектр., 86 , № 2 (2019) 298—303 [ A. C. Svistun, L. S. Gaida, E. V. Matuk. J. Appl. Spectr., 86 , N 2 (2019) 308—313]A. A. Afanas’ev, V. M. Volkov, Y. A. Kurochkin, D. V. Novitsky. Opt. Laser Technol., 143 (2021) 107300A. A. Afanas’ev, V. M. Volkov, Y. A. Kurochkin, D. V. Novitsky. Opt. Laser Technol., 143 (2021) 107300А. Ч. Свистун, Э. В. Мусафиров, Л. С. Гайда, Е. В. Матук. Журн. прикл. спектр., 90 , № 4 (2023) 599—605 [ A. C. Svistun, E. V. Musafirov, L. S. Gaida, E. V. Matuk. J. Appl. Spectr., 90 , N 4 (2023) 789—795]А. Ч. Свистун, Э. В. Мусафиров, Л. С. Гайда, Е. В. Матук. Журн. прикл. спектр., 90 , № 4 (2023) 599—605 [ A. C. Svistun, E. V. Musafirov, L. S. Gaida, E. V. Matuk. J. Appl. Spectr., 90 , N 4 (2023) 789—795]Y. Li, O. V. Svitelskiy, A. V. Maslov, D. Carnegie, E. Rafailov, V. N. Astratov. Light Sci. Appl., 2 (2013) e64Y. Li, O. V. Svitelskiy, A. V. Maslov, D. Carnegie, E. Rafailov, V. N. Astratov. Light Sci. Appl., 2 (2013) e64Y. Li, A. V. Maslov, N. I. Limberopoulos, V. N. Astratov. IEEE Proc. National Aerospace and Electonics Conference, Dayton, Ohio, June 25—27 (2014) 57—59Y. Li, A. V. Maslov, N. I. Limberopoulos, V. N. Astratov. IEEE Proc. National Aerospace and Electonics Conference, Dayton, Ohio, June 25—27 (2014) 57—59L. N. Ng, M. N. Zervas, J. S. Wilkinson, B. J. Luff. Appl. Phys. Lett., 76 , N 15 (2000) 1993—1995L. N. Ng, M. N. Zervas, J. S. Wilkinson, B. J. Luff. Appl. Phys. Lett., 76 , N 15 (2000) 1993—1995S. E. Skelton, M. Sergides, R. Patel, E. Karczewska, O. M. Marago, P. H. Jones. J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf., 113 (2012) 2512—2520S. E. Skelton, M. Sergides, R. Patel, E. Karczewska, O. M. Marago, P. H. Jones. J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf., 113 (2012) 2512—2520Z. Zhao, M. Lanzarini-Lopes, E. Westerhoff, X. Long, H. Rho, Y. Bi, L. Linge, P. Westerhoff. Environ. Sci.: Nano, 8 (2021) 2441—2452Z. Zhao, M. Lanzarini-Lopes, E. Westerhoff, X. Long, H. Rho, Y. Bi, L. Linge, P. Westerhoff. Environ. Sci.: Nano, 8 (2021) 2441—2452J. R. A. Gonzales, P. C. Chaumet, M. Nieto-Vesperinas. Proc. Int. School Physics “Enrico Fermi”, 144 , Nanometer Scale Science and Technology, IOS Press, Amsterdam (2001) 405—424J. R. A. Gonzales, P. C. Chaumet, M. Nieto-Vesperinas. Proc. Int. School Physics “Enrico Fermi”, 144 , Nanometer Scale Science and Technology, IOS Press, Amsterdam (2001) 405—424A. Y. Bekshaev, K. Y. Bliokh, F. Nori. Opt. Express, 21 , N 6 (2013) 7082—7095A. Y. Bekshaev, K. Y. Bliokh, F. Nori. Opt. Express, 21 , N 6 (2013) 7082—7095L. Novotny, B. Hecht. Principles of Nano-Optics, Cambridge University Press, Cambridge (2006) 21—23, 31—38L. Novotny, B. Hecht. Principles of Nano-Optics, Cambridge University Press, Cambridge (2006) 21—23, 31—38C. F. Bohren, D. R. Huffman. Absorption and Scattering of Light by Small Particles, John Wiley & Sons, New York (1983) 23—24, 29, 158—162C. F. Bohren, D. R. Huffman. Absorption and Scattering of Light by Small Particles, John Wiley & Sons, New York (1983) 23—24, 29, 158—162А. В. Кац. Изв. вузов. Радиофизика, 28 (1975) 566А. В. Кац. Изв. вузов. Радиофизика, 28 (1975) 566А. А. Афанасьев, А. Н. Рубинов, Ю. А. Курочкин, С. Ю. Михневич, И. Е. Ермолаев. Квант. электрон., 33 , № 3 (2003) 250—254 [ A. A. Afanas’ev, A. N. Rubinov, Y. A. Kurochkin, S. Y. Mihnevich, I. E. Ermolaev. Quantum Electron., 33 , N 3 (2003) 250—254]А. А. Афанасьев, А. Н. Рубинов, Ю. А. Курочкин, С. Ю. Михневич, И. Е. Ермолаев. Квант. электрон., 33 , № 3 (2003) 250—254 [ A. A. Afanas’ev, A. N. Rubinov, Y. A. Kurochkin, S. Y. Mihnevich, I. E. Ermolaev. Quantum Electron., 33 , N 3 (2003) 250—254]Н. Н. Баутин, Е. А. Леонтович. Методы и приемы качественного исследования динамических систем на плоскости, Москва, Наука (1990) 80, 113Н. Н. Баутин, Е. А. Леонтович. Методы и приемы качественного исследования динамических систем на плоскости, Москва, Наука (1990) 80, 113E. Musafirov. Dynamics of Continuous, Discrete and Impulsive Systems, Ser. B: Applications and Algorithms, 29 , N 6 (2022) 447—454E. Musafirov. Dynamics of Continuous, Discrete and Impulsive Systems, Ser. B: Applications and Algorithms, 29 , N 6 (2022) 447—454E. V. Musafirov. Int. J. Bifurcation and Chaos, 29 , N 6 (2019) 1950080E. V. Musafirov. Int. J. Bifurcation and Chaos, 29 , N 6 (2019) 1950080E. Musafirov. J. Appl. Analysis and Comp., 13 , N 4 (2023) 1668—1678E. Musafirov. J. Appl. Analysis and Comp., 13 , N 4 (2023) 1668—1678

The authors declare that there are no conflicts of interest present.