zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Scienceszhps-1760Research ArticleСПЕКТРОСКОПИЯ НАНОСТРУКТУРSPECTROSCOPY OF NANOSTRUCTUREПоглощение света средой, содержащей многослойную систему из монослоев сферических частицLIGHT ABSORPTION BY A MEDIUM CONTAINING LAYERED SYSTEM FROM MONOLAYERS OF SPHERICAL PARTICLESМискевичА. А.MiskevichA. A.

Минск

Minsk

miskevic@ifanbel.bas-net.byЛойкоВ. А.LoikoV. A.

Минск

Minsk

ЛойкоН. А.LoikoN. A.

Минск

Minsk

YangW.YangW.

Далянь

Dalian

wbyang@dlut.edu.cnZhangL.ZhangL.

Далянь

Dalian

Институт физики НАН БеларусиB. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Sciences of BelarusДаляньский технологический университетDalian University of Technology20250702202592192100Copyright © Мискевич А.А., Лойко В.А., Лойко Н.А., Yang W., Zhang L., 20252025Мискевич А.А., Лойко В.А., Лойко Н.А., Yang W., Zhang L.Miskevich A.A., Loiko V.A., Loiko N.A., Yang W., Zhang L.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/1760

Разработан подход к описанию оптических свойств многослойных систем (мультислоев), состоящих из монослоев сферических частиц в поглощающей среде, который учитывает многократное рассеяние волн в отдельных монослоях и многократные отражения между монослоями. Амплитудные коэффициенты пропускания и отражения выделенных слоев поглощающей среды, содержащих монослои частиц, определены в рамках разработанного метода, основанного на использовании квазикристаллического приближения, и использованы для нахождения коэффициентов пропускания и отражения мультислоя в рамках метода матрицы переноса. Приведены результаты расчетов коэффициента поглощения слоя слабопоглощающей среды, содержащего 1, 4, 8 и 32 монослоя частиц оксида титана (TiO2), при падении плоской электромагнитной волны по нормали применительно к оптимизации фотокаталитических реакций в фотохимических микрореакторах. 

The approach is developed to describe the optical properties of layered systems (multilayers) consisting of monolayers of spherical particles in a light-absorbing medium. It takes into account multiple scattering of waves in individual monolayers and multiple reflections between monolayers. The amplitude transmission and reflection coefficients of the selected layers of light-absorbing medium containing monolayers of particles are determined in the framework of the recently developed method based on utilizing the quasicrystalline approximation. They are used to calculate coefficients of transmission and reflection of multilayer in the framework of the transfer matrix method. The calculation results are presented for the absorption coefficient of weakly absorbing medium layer containing 1, 4, 8, and 32 monolayers of titanium oxide (TiO2) particles under the incidence of a plane electromagnetic wave along the normal, as applied to the enhancement of the photocatalytic reactions in photochemical microreactors. 

фотохимический микрореакторсветопоглощающая средаслоистая дисперсная структурамультислоймногократное рассеяние волнпоглощение светаphotochemical microreactorlight-absorbing mediumlayered particulate structuremultilayermultiple scattering of waveslight absorptionРабота выполнена при финансовой поддержке Белорусского республиканского фонда фундаментальных исследований (проект № Ф23КИ-020) и Национального фонда естественных наук Китая (проект международного сотрудничества и обмена НФЕНК-БРФФИ № 22211530456).ReferencesM. Quinten. Optical Properties of Nanoparticle Systems: Mie and Beyond, Wiley (2011)M. Quinten. Optical Properties of Nanoparticle Systems: Mie and Beyond, Wiley (2011)A. A. Miskevich, V. A. Loiko. J. Quant. Spectr. Rad. Transf., 136 (2014) 58—70A. A. Miskevich, V. A. Loiko. J. Quant. Spectr. Rad. Transf., 136 (2014) 58—70J.-Y. Lee, P. Peumans. Opt. Exp., 18 (2010) 10078—10087J.-Y. Lee, P. Peumans. Opt. Exp., 18 (2010) 10078—10087W. Yang, S. Feng, X. Zhang, Y. Wang, C. Li, L. Zhang, J. Zhao, G. Gurzadyan, S. Tao. ACS Appl. Mater. Interfaces, 13 (2021) 38722—38731W. Yang, S. Feng, X. Zhang, Y. Wang, C. Li, L. Zhang, J. Zhao, G. Gurzadyan, S. Tao. ACS Appl. Mater. Interfaces, 13 (2021) 38722—38731U. S. Inan, R. A. Marshall. Numerical Electromagnetics, Cambridge University Press (2011)U. S. Inan, R. A. Marshall. Numerical Electromagnetics, Cambridge University Press (2011)J. Dong, W. Zhang, L. Liu. Opt. Express, 29 (2021) 7690—7705J. Dong, W. Zhang, L. Liu. Opt. Express, 29 (2021) 7690—7705H. Miyazaki, K. Ohtaka. Phys. Rev. B, 58 (1998) 6920—6937H. Miyazaki, K. Ohtaka. Phys. Rev. B, 58 (1998) 6920—6937A. Modinos. Physica, 141A (1987) 575—588A. Modinos. Physica, 141A (1987) 575—588M. Lax. Phys. Rev., 85 (1952) 621—629M. Lax. Phys. Rev., 85 (1952) 621—629K. M. Hong. J. Opt. Soc. Am., 70 (1980) 821—826K. M. Hong. J. Opt. Soc. Am., 70 (1980) 821—826A. A. Miskevich, V. A. Loiko. J. Exp. Theor. Phys., 113 (2011) 1—13A. A. Miskevich, V. A. Loiko. J. Exp. Theor. Phys., 113 (2011) 1—13A. García-Valenzuela, E. Gutiérrez-Reyes, R. G. Barrera. J. Opt. Soc. Am. A, 29 (2012) 1161—1179A. García-Valenzuela, E. Gutiérrez-Reyes, R. G. Barrera. J. Opt. Soc. Am. A, 29 (2012) 1161—1179N. A. Loiko, A. A. Miskevich, V. A. Loiko. J. Opt. Soc. Am. A, 35 (2018) 108—118N. A. Loiko, A. A. Miskevich, V. A. Loiko. J. Opt. Soc. Am. A, 35 (2018) 108—118N. A. Loiko, A. A. Miskevich, V. A. Loiko. J. Exp. Theor. Phys., 131 (2020) 227—243N. A. Loiko, A. A. Miskevich, V. A. Loiko. J. Exp. Theor. Phys., 131 (2020) 227—243N. A. Loiko, A. A. Miskevich, V. A. Loiko. J. Opt. Soc. Am. A, 40 (2023) 682—691N. A. Loiko, A. A. Miskevich, V. A. Loiko. J. Opt. Soc. Am. A, 40 (2023) 682—691N. A. Loiko, A. A. Miskevich, V. A. Loiko. J. Opt. Soc. Am. A., 41 (2024) 1—10N. A. Loiko, A. A. Miskevich, V. A. Loiko. J. Opt. Soc. Am. A., 41 (2024) 1—10R. A. Dynich, A. D. Zamkovets, A. N. Ponyavina, E. M. Shpilevsky. Proc. Nat. Acad. Sci. Belarus, 55 (2019) 232—241R. A. Dynich, A. D. Zamkovets, A. N. Ponyavina, E. M. Shpilevsky. Proc. Nat. Acad. Sci. Belarus, 55 (2019) 232—241K. Vynck, M. Burresi, F. Riboli, D. S. Wiersma. Nat. Mater., 11 (2012) 1017—1022K. Vynck, M. Burresi, F. Riboli, D. S. Wiersma. Nat. Mater., 11 (2012) 1017—1022C. C. Katsidis, D. I. Siapkas. Appl. Opt., 41 (2002) 3978—3987C. C. Katsidis, D. I. Siapkas. Appl. Opt., 41 (2002) 3978—3987E. Centurioni. Appl. Opt., 44 (2005) 7532—7539E. Centurioni. Appl. Opt., 44 (2005) 7532—7539M. C. Troparevsky, A. S. Sabau, A. R. Lupini, Z. Zhang. Opt. Exp., 18, N 24 (2010) 24715—24721M. C. Troparevsky, A. S. Sabau, A. R. Lupini, Z. Zhang. Opt. Exp., 18, N 24 (2010) 24715—24721P. H. C. Camargo, E. Cortés. Plasmonic Catalysis: From Fundamentals to Applications, Wiley (2021)P. H. C. Camargo, E. Cortés. Plasmonic Catalysis: From Fundamentals to Applications, Wiley (2021)W. Jiang, B. Q. L. Low, R. Long, J. Low, H. Loh, K. Y. Tang, C. H. T. Chai, H. Zhu, H. Zhu, Z. Li, X. J. Loh, Y. Xiong, E. Ye. ACS Nano, 17 (2023) 4193—4229W. Jiang, B. Q. L. Low, R. Long, J. Low, H. Loh, K. Y. Tang, C. H. T. Chai, H. Zhu, H. Zhu, Z. Li, X. J. Loh, Y. Xiong, E. Ye. ACS Nano, 17 (2023) 4193—4229E.-R. Newmeyer, J. D. North, D. F. Swearer. J. Appl. Phys., 132 (2022) 230901E.-R. Newmeyer, J. D. North, D. F. Swearer. J. Appl. Phys., 132 (2022) 230901Q. Guo, Ch. Li, W. Yang, Y. Yu, Sh. Tao. Adv. Mater. Interfaces, 8 (2021) 2001944Q. Guo, Ch. Li, W. Yang, Y. Yu, Sh. Tao. Adv. Mater. Interfaces, 8 (2021) 2001944A. A. Miskevich, V. A. Loiko. J. Quant. Spectr. Rad. Transf., 146 (2014) 355—364A. A. Miskevich, V. A. Loiko. J. Quant. Spectr. Rad. Transf., 146 (2014) 355—364A. A. Miskevich, V. A. Loiko. J. Quant. Spectr. Rad. Transf., 151 (2015) 260—268A. A. Miskevich, V. A. Loiko. J. Quant. Spectr. Rad. Transf., 151 (2015) 260—268A. A. Miskevich, V. A. Loiko. J. Quant. Spectr. Rad. Transf., 167 (2015) 23—39A. A. Miskevich, V. A. Loiko. J. Quant. Spectr. Rad. Transf., 167 (2015) 23—39J. M. Ziman. Models of Disorder: The Theoretical Physics of Homogeneously Disordered Systems, Cambridge University Press (1979)J. M. Ziman. Models of Disorder: The Theoretical Physics of Homogeneously Disordered Systems, Cambridge University Press (1979)E. D. Palik. Handbook of Optical Constants of Solids, 1, Academic (1985)E. D. Palik. Handbook of Optical Constants of Solids, 1, Academic (1985)

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