Плазмонный резонанс переноса заряда в димере из наночастиц золота, соединенных углеродной нанотрубкой

Численными методами решена задача рассеяния электромагнитного излучения дальнего инфракрасного диапазона на димере, состоящем из углеродной нанотрубки (УНТ), покрытой толстым слоем золота везде, кроме узкой центральной области. Нанотрубка в таком димере является низкопроводящим каналом, который замедляет перетекание зарядов между двумя частями высокопроводящего золотого покрытия. Благодаря этому в спектре сечения поглощения димера длиной 285 нм и поперечными размерами 20 нм на частоте 21 ТГц возникает плазмонный резонанс переноса заряда. Ширина резонанса определяется временем релаксации электронов в УНТ. Показано, что резонансная частота уменьшается, а сечение поглощения на резонансной частоте возрастает с увеличением поперечных и продольных размеров димера. Наличие контактного сопротивления между УНТ и слоем золота приводит к сдвигу резонансной частоты в низкочастотную область и уменьшению интенсивности пика поглощения. Возможность вариации проводимости УНТ посредством электростатического легирования позволяет использовать подобные димеры в качестве элементов для построения метаматериалов с управляемыми резонансными свойствами в дальнем инфракрасном диапазоне.

1. T. Klar, M. Perner, S. Grosse, G. von Plessen, W. Spirkl, J. Feldmann. Phys. Rev. Lett., 80 (1998) 4249—4252

2. F. Wen, Y. Zhang, S. Gottheim, N. S. King, Y. Zhang, P. Nordlander, N. J. Halas. ACS Nanо, 9 (2015) 6428—6435

3. O. Pérez-González, N. Zabala, A. G. Borisov, N. J. Halas, P. Nordlander, J. Aizpurua. Nano Lett., 10 (2010) 3090—3096

4. A. Ahmadivand, B. Gerislioglu, R. Sinha, M. Karabiyik, N. Pala. Sci. Rep., 16 (2016) 64—70

5. A. Ahmadivand, B. Gerislioglu, Z. Ramezani. Nanoscale, 11 (2019) 8091—8095

6. П. Н. Дьячков. Электронные свойства и применение нанотрубок, Москва, БИНОМ, Лаборатория знаний (2012)

7. G. Y. Slepyan, S. A. Maksimenko, A. Lakhtakia, O. Yevtushenko, A. V. Gusakov. Phys. Rev. B, 60, N 24 (1999) 17136—17149

8. G. Y. Slepyan, M. V. Shuba, S. A. Maksimenko, A. Lakhtakia. Phys. Rev. B, 73 (2006) 195416

9. G. Y. Slepyan, M. V. Shuba, S. A. Maksimenko, C. Thomsen, A. Lakhtakia. Phys. Rev. B, 81 (2010) 205423

10. J. U. Lee, P. P. Gipp, C. M. Heller. Appl. Phys. Lett., 85 (2004) 145—147