Гродно
Grodno
На основе выражений для радиационных сил, действующих на прозрачную сферическую наночастицу в поле сфокусированного гауссова пучка, построено уравнение движения наночастицы вдоль оптической оси в жидкой среде с учетом вязкого сопротивления Стокса и тепловых флуктуаций. Сформулировано уравнение Ланжевена первого порядка с начальным условием. Проведен анализ стационарных точек и линеаризация результирующей силы вблизи положения устойчивого равновесия. Получены аналитические выражения для стационарного распределения координаты частицы и оценен вклад броуновского движения в зависимости от радиуса частицы. Проанализировано влияние фокусного расстояния и входного радиуса пучка на величину максимальной возвращающей силы и среднеквадратичной броуновской силы. Показано, что для частиц радиусом меньше нескольких десятков нанометров тепловые флуктуации разрушают оптический захват.
Based on expressions for radiation forces acting on a transparent spherical nanoparticle in the field of a focused Gaussian beam, an equation of motion of a nanoparticle along the optical axis in a liquid medium is constructed taking into account the viscous Stokes drag and thermal fluctuations. The Langevin equation of the first order with the initial condition is formulated. The analysis of stationary points and linearization of the resultant force near the position of stable equilibrium are carried out. Analytical expressions for the stationary distribution of the particle’s coordinate are obtained and the contribution of Brownian motion as a function of the particle’s radius is estimated. The influence of the focal length and the input beam radius on the magnitude of the maximum restoring force and the root-mean-square Brownian force is analyzed. It is shown that for particles with a radius of less than a few tens of nanometers, thermal fluctuations destroy optical capture.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.