Зависимости оптических характеристик двухслойных металл-диэлектрик сферических наночастиц от температуры

Теоретически рассчитаны и исследованы зависимости факторов эффективности поглощения излучения сферическими наночастицами системы ядро–оболочка c материалами золото–кварц и кварц–золото с радиусами ядра r₀ = 40, 50, 60, 70 нм и толщиной оболочки Δr₁ = 10, 20, 30 нм в диапазоне длин волн 300—3000 нм при температурах частиц и окружающего кварца Т = 300, 1173 К. Установлено значительное изменение поглощения излучения наночастицей при возрастании температур наночастиц и окружающей среды. Изменение оптических характеристик наночастиц оказывает определяющее влияние на эффективность поглощения энергии солнечного или оптического излучения наночастицами, температуру нагрева наночастиц и окружающей среды и последующие тепловые процессы. Результаты представляют интерес для целей создания высокотемпературных твердотельных наноструктурированных абсорберов солнечного излучения, содержащих поглощающие излучение наночастицы, а также при создании новых материалов для высокотемпературной нанофотоники.

1. M. Amjad, G. Raza, Y. Xin, S. Pervaiz, D. Wen. Appl. Energy, 206 (2017) 393—400

2. K. S. Reddy, N. R. Kamnapure, S. Srivastava. Int. J. Low-Carbon Technol., 12 (2017) 1—23

3. V. K. Pustovalov. Springer Nature Appl. Sci., 1 (2019) 356—384

4. F. Chen, B. Qiao, S. Dai, X. Zhang, W. Ji. Opt. Mater. Express, 8 (2018) 3197—3205

5. V. Renteria-Tapia, C. Velasquez-Ordonez, M. Ojeda Martinez, E. Barrera-Calva, F. GonsalezGarcia. Energy Proc., 57 (2014) 2241—2248

6. J. D. Gao, C. Y. Zhao, B. X. Wang. J. Appl. Phys., 121 (2017) 113105

7. Y. Yeng, M. Ghebrebrhan, P. Bermel, W. Chan, J. Joannopoulos, M. Soljačić, I. Celanovic. Proc. National Academy of Sciences, 109 (2012) 2280—2285

8. I. Celanovic, M. Soljacic. J. Optics, 18 (2016) 36—37

9. P. Kumar, M. C. Mathpal, J. Prakash, G. Jagannath, W. D. Roos, H. C. Swart. Mater. Res. Bull., 125 (2020) 110799

10. A. Lenert, D. Bierman, Y. Nam, W. Chan, I. Celanović, M. Soljačić, E. Wang. Nature Nanotechnology, 9 (2014) 126—130

11. G. Huanga, S. R. Curta, K. Wangb, C. N. Markidesa. Nano Mater. Sci., 2 (2020) 183—203

12. P. Bermel. J. Optics, 18 (2016) 32—33

13. F. Cao, L. Tang, Y. Li, A. Litvinchuk, J. Bao, Z. Ren. Solar Energy Mater. Solar Cells, 160 (2017) 12—17

14. J. U. Kim, S. Lee, S. J. Kang, T. Kim. Nanoscale, 10 (2018) 21555—21574

15. L. Escoubas, M. Carlberg, J. Le Rouzo, F. Pourcin, J. Ackermann, O. Margeat, C. Reynaud, D. Duche, J.-J. Simon, R.-M. Sauvage, G. Berginc. Prog. Quantum Electron., 63 (2019) 1—22

16. I. Mayergoyz. Plasmon Resonances in Nanoparticles, Singapore, World Scientific Publishing (2013)

17. C. Bohren, D. Huffman. Absorption and Scattering of Light by Small Particles, Wiley, New York (1983)

18. Refractive index database (2021), http://refractiveindex.site/

19. В. К. Пустовалов, Л. Г. Астафьева. Опт. и спектр., 129 (2021) 307—313

20. R. Chaudhuri, S. Paria. Chem. Rev., 112 (2011) 2373—2433

21. R. Bardhan, N. Grady, T. Ali, N. Halas. ACS Nano, 4 (2010) 6169—6179

22. K. Wang, Y. Wang, C. Wang, X. Jia, J. Li, R. Xiao, S. Wang. RSC Adv., 8 (2018) 30825—30831

23. Y.-C. Wang, É. Rhéaume, F. Lesage, A. Kakkar. Molecules, 23 (2018) 2851—2883

24. V. Pustovalov, L. Astafyeva, B. Jean. Nanotechnology, 20 (2009) 225105

25. A. Guerrero-Martınez, J. Perez-Juste, L. M. Liz-Marzan. Adv. Mater., 22 (2010) 1182—1195

26. H. Lee, Y. Yoo, Y.-H. Han. Scr. Mater., 55 (2006) 1127—1129

27. J. Liu, C. Kan, H. Xu, Y. Ni, Y. Li, D. Shi. Plasmonic, 9 (2014) 1007—1014

28. F. Kreith, W. Black. Basic Heat Transfer, New York, Harper and Row (1980)

29. L. N. Aksyutov. J. Appl. Spectrosc., 26 (1977) 656—662

30. J. Wray, J. Neu. JOSA, 59 (1969) 774—781

31. V. K. Pustovalov. RSC Adv., 6 (2016) 81266—81273

32. M. Born, E. Wolf. Principles of Optics, Oxford, Pergamon Press (1964)

33. N. Daneshfar. Phys. Plasmas, 21 (2014) 063301