zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Scienceszhps-608Research ArticleСтатьиОПТИЧЕСКОЕ ПОГЛОЩЕНИЕ КОМПОЗИТА НА ОСНОВЕ ДВУХСЛОЙНЫХ МЕТАЛЛ-ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СФЕРИЧЕСКИХ НАНОЧАСТИЦOPTICAL ABSORPTION OF A COMPOSITE BASED ON BILAYER METAL-DIELECTRIC SPHERICAL NANOPARTICLESКоротунА. В.KorotunA. V.

69063, Запорожье

69063, Zaporizhzhia

andko@zntu.edu.uaКовальА. А.Koval’A. A.

69063, Запорожье

69063, Zaporizhzhia

ТитовИ. Н.TitovI. N.

69002, Запорожье

69002, Zaporizhzhia

Национальный университет “Запорожская политехника”National University “Zaporizhzhia Politechnic”UAD SystemsUAD Systems202007052020872224232Copyright © Коротун А.В., Коваль А.А., Титов И.Н., 20202020Коротун А.В., Коваль А.А., Титов И.Н.Korotun A.V., Koval’ A.A., Titov I.N.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/608

В классическом приближении исследованы оптические свойства наночастиц типа ядро—металлическая оболочка и композитов на их основе. Рассчитаны частотные зависимости действительной и мнимой частей диэлектрической проницаемости двухслойных частиц, а также коэффициента поглощения композита на их основе. Установлено существование мелкомасштабных осцилляций действительной и мнимой частей диэлектрической проницаемости и коэффициента поглощения в низкочастотной области спектра. Проанализировано поведение диэлектрической проницаемости двухслойных наночастиц для предельных случаев тонкой и толстой оболочек. Рассмотрено влияние эффективной длины свободного пробега электронов на оптические характеристики двухслойных наночастиц. Продемонстрировано наличие двух максимумов коэффициента поглощения композита, обусловленных гибридизацией полярных мод.

We investigated the optical properties of nanoparticles of the core-metal shell type and the composites based on them in the classical approximation. The frequency dependences of the real and imaginary parts of the dielectric permeability of bilayer particles, as well as the absorption coefficient of the composites based on them, are calculated. We established the existence of small-scale oscillations of the real and imaginary parts of the dielectric permeability and absorption coefficient in the low-frequency region of the spectrum. The behavior of the dielectric function of bilayer nanoparticles for the limiting cases of thin and thick shells is analyzed. The influence of the effective mean free path of electrons on the optical characteristics of bilayer nanoparticles is considered. The presence of two maxima of the absorption coefficient of the composite due to the hybridization of polar modes is demonstrated.

нанооболочкакомпозитдиэлектрическая проницаемостьчастотная зависимостьпоглощениеnanoshellcompositedielectric functionfrequency dependenceabsorptionReferencesB. N. Khlebtsov, N. G. Khlebtsov. J. Quant. Spectrosc. RA, 107 (2007) 306—314B. N. Khlebtsov, N. G. Khlebtsov. J. Quant. Spectrosc. RA, 107 (2007) 306—314K. Tanabe. J. Phys. Chem., 112 (2008) 15721—15728K. Tanabe. J. Phys. Chem., 112 (2008) 15721—15728M. G. Blaber, M. D. Arnold, M. J. Ford. J. Phys. Chem. Lett., 113 (2009) 3041—3045M. G. Blaber, M. D. Arnold, M. J. Ford. J. Phys. Chem. Lett., 113 (2009) 3041—3045H. Y. Chung, H. Y. Xie, P. T. Leung, D. P. Tsai. Sol. State Commun., 149 (2009) 2151—2155H. Y. Chung, H. Y. Xie, P. T. Leung, D. P. Tsai. Sol. State Commun., 149 (2009) 2151—2155M. A. Garcia. J. Phys. D: Appl. Phys., 44 (2011) 283001M. A. Garcia. J. Phys. D: Appl. Phys., 44 (2011) 283001V. Amendola, R. Pilot, M. Frasconi, O. M. Maragò, M. A. Iatì. J. Phys.: Condens. Matter, 29 (2017) 203002V. Amendola, R. Pilot, M. Frasconi, O. M. Maragò, M. A. Iatì. J. Phys.: Condens. Matter, 29 (2017) 203002V. Yu. Reshetnyak, I. P. Pinkevych, T. J. Sluckin, A. M. Urbas, D. R. Evans. Eur. Phys. J. Plus, 133 (2018) 373V. Yu. Reshetnyak, I. P. Pinkevych, T. J. Sluckin, A. M. Urbas, D. R. Evans. Eur. Phys. J. Plus, 133 (2018) 373Y. Ye, T. P. Chen, Z. Liu, X. Yuan. Nanoscale Res. Lett., 13 , N 1 (2018) 299 (11pp.)Y. Ye, T. P. Chen, Z. Liu, X. Yuan. Nanoscale Res. Lett., 13 , N 1 (2018) 299 (11pp.)В. И. Балыкин, П. Н. Мелентьев. УФН, 188 , № 2 (2018) 143—168В. И. Балыкин, П. Н. Мелентьев. УФН, 188 , № 2 (2018) 143—168А. В. Коротун, А. А. Коваль, В. И. Рева. Журн. прикл. спектр., 86 , № 4 (2019) 549—556 [ A. V. Korotun, A. A. Koval’, V. I. Reva. J. Appl. Spectr., 86 (2019) 606—612]А. В. Коротун, А. А. Коваль, В. И. Рева. Журн. прикл. спектр., 86 , № 4 (2019) 549—556 [ A. V. Korotun, A. A. Koval’, V. I. Reva. J. Appl. Spectr., 86 (2019) 606—612]N. Kalyaniwalla, J. W. Haus, R. Inguva, M. H. Birnboim. Phys. Rev. A, 42 , N 9 (1990) 5613—5621N. Kalyaniwalla, J. W. Haus, R. Inguva, M. H. Birnboim. Phys. Rev. A, 42 , N 9 (1990) 5613—5621R. D. Averitt, S. L. Westcott, N. J. Halas. J. Opt. Soc. Am. B, 16 , N 10 (1999) 1824—1832R. D. Averitt, S. L. Westcott, N. J. Halas. J. Opt. Soc. Am. B, 16 , N 10 (1999) 1824—1832B. Khlebtsov, L. Dykman, V. Bogatyrev, V. Zharov, N. Khlebtsov. Nanoscale Res. Lett., 2 (2007) 6—11B. Khlebtsov, L. Dykman, V. Bogatyrev, V. Zharov, N. Khlebtsov. Nanoscale Res. Lett., 2 (2007) 6—11C. Loo, L. Hirsch, M.-H. Lee, E. Chang, J. West, N. Halas, R. Drezek. Opt. Lett., 30 , N 9 (2005) 1012—1014C. Loo, L. Hirsch, M.-H. Lee, E. Chang, J. West, N. Halas, R. Drezek. Opt. Lett., 30 , N 9 (2005) 1012—1014D. Pissuwan, S. M. Valenzuela, M. B. Cortie. Trends Biotech., 24 , N 2 (2006) 62—67D. Pissuwan, S. M. Valenzuela, M. B. Cortie. Trends Biotech., 24 , N 2 (2006) 62—67X. Huang, P. K. Jain, I. H. El-Sayed, M. A. El-Sayed. Las. Med. Sci., 23 (2008) 217—228X. Huang, P. K. Jain, I. H. El-Sayed, M. A. El-Sayed. Las. Med. Sci., 23 (2008) 217—228G. Akchurin, B. Khlebtsov, G. Akchurin, V. Tuchin, V. Zharov, N. Khlebtsov. Nanotech., 19 (2008) 015701G. Akchurin, B. Khlebtsov, G. Akchurin, V. Tuchin, V. Zharov, N. Khlebtsov. Nanotech., 19 (2008) 015701А. И. Сидоров. ЖТФ, 76 , № 10 (2006) 136—139А. И. Сидоров. ЖТФ, 76 , № 10 (2006) 136—139J. A. Gordon, R. W. Ziolkowski. Opt. Express, 15 , N 5 (2007) 2622—2653J. A. Gordon, R. W. Ziolkowski. Opt. Express, 15 , N 5 (2007) 2622—2653Н. Г. Хлебцов, В. А. Богатырев, Л. А. Дыкман, Б. Н. Хлебцов. Рос. нанотехнол., 2 (2007) 69—86Н. Г. Хлебцов, В. А. Богатырев, Л. А. Дыкман, Б. Н. Хлебцов. Рос. нанотехнол., 2 (2007) 69—86J. Li, G. Sun, C. T. Chan. Phys. Rev. B, 73 (2006) 075117J. Li, G. Sun, C. T. Chan. Phys. Rev. B, 73 (2006) 075117C. Tserkezis, G. Gantzounis, N. Stefanou. J. Phys.: Condens. Matter, 20 (2008) 075232C. Tserkezis, G. Gantzounis, N. Stefanou. J. Phys.: Condens. Matter, 20 (2008) 075232A. V. Goncharenko. Chem. Phys. Lett., 386 (2004) 25—31A. V. Goncharenko. Chem. Phys. Lett., 386 (2004) 25—31Г. ван де Хюлст. Рассеяние света малыми частицами, Москва, ИИЛ (1961) 92Г. ван де Хюлст. Рассеяние света малыми частицами, Москва, ИИЛ (1961) 92U. Kreibig, M. Volmer. Optical Properties of Metal Clusters, Berlin, Springer (1995) 81U. Kreibig, M. Volmer. Optical Properties of Metal Clusters, Berlin, Springer (1995) 81W. A. Kraus, G. C. Schatz. J. Chem. Phys., 79 (1983) 6130—6139W. A. Kraus, G. C. Schatz. J. Chem. Phys., 79 (1983) 6130—6139N. I. Grigorchuk, P. M. Tomchuk. Phys. Rev. B, 84 , N 8 (2011) 085448N. I. Grigorchuk, P. M. Tomchuk. Phys. Rev. B, 84 , N 8 (2011) 085448П. М. Томчук, Д. В. Бутенко. УФЖ, 60 , № 10 (2015) 1043—1049П. М. Томчук, Д. В. Бутенко. УФЖ, 60 , № 10 (2015) 1043—1049C. G. Granqvist, O. Hunderi. J. Phys. B, 30 (1978) 47—51C. G. Granqvist, O. Hunderi. J. Phys. B, 30 (1978) 47—51S. M. Kachan, A. N. Ponyavina. J. Mol. Struct., 563-564 (2001) 267—272S. M. Kachan, A. N. Ponyavina. J. Mol. Struct., 563-564 (2001) 267—272Н. Ашкрофт, Н. Мермин. Физика твердого тела. Т. 1, Москва, Мир (1979) 20, 25Н. Ашкрофт, Н. Мермин. Физика твердого тела. Т. 1, Москва, Мир (1979) 20, 25C. Fall. Ab initio Study of the Work Functions of Elemental Metal Crystals, Lausanne, EPFL (1999)C. Fall. Ab initio Study of the Work Functions of Elemental Metal Crystals, Lausanne, EPFL (1999)А. Анималу. Квантовая теория кристаллических твердых тел, Москва, Мир (1981) 244А. Анималу. Квантовая теория кристаллических твердых тел, Москва, Мир (1981) 244У. Харрисон. Теория твердого тела, Москва, Мир (1972) 148У. Харрисон. Теория твердого тела, Москва, Мир (1972) 148P. B. Johnson, R. W. Christy. Phys. Rev. B, 6 (1972) 4370—4379P. B. Johnson, R. W. Christy. Phys. Rev. B, 6 (1972) 4370—4379I. I. Shaganov, T. S. Perova, K. Berwick. Photon. Nanostruct. – Fundam. Applicat., 27 (2017) 24I. I. Shaganov, T. S. Perova, K. Berwick. Photon. Nanostruct. – Fundam. Applicat., 27 (2017) 24E. Prodan, C. Radloff, N. J. Halas, P. Nordlander. Science, 302 (2003) 419—422E. Prodan, C. Radloff, N. J. Halas, P. Nordlander. Science, 302 (2003) 419—422

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