Localization of a Dielectric Spherical Nanoparticle under the Action of a Gradient Force in an Interference Field Formed by the Superposition of Oncoming Laser Beams
Abstract
The gradient component of the light pressure force acting on a spherical dielectric nanoparticle located in an interference field formed by the superposition of oncoming laser beams is studied in detail. A theoretical analysis of the qualitative behavior of solutions to the basic dynamics equation for the motion of a transparent spherical nanoparticle in a spatially modulated laser beam under the action of a gradient force is carried out. It has been experimentally shown that forces capable of driving nanoscale particles in liquid media arise in the interference field of two plane counter-electromagnetic waves. The experimental results agree with the theoretical results.
About the Authors
A. Ch. SvistunBelarus
Grodno
E. V. Musafirov
Belarus
Grodno
L. S. Gaida
Belarus
Grodno
E. V. Matuk
Belarus
Grodno
References
1. I. I. Smalyukh, D. S. Kaputa, A. V. Kachynski, A. N. Kuzmin, P. N. Prasad. Opt. Express, 15, N 7 (2007) 4359—4371
2. А. Эшкин. УФН, 110, № 1 (1973) 101—116 [A. Ashkin. Physics Uspekhi, 110, N 1 (1973) 101—116]
3. A. C. Svistun, L. S. Gaida, E. V. Matuk. J. Appl. Spectr., 86, N 2 (2019) 298—303
4. A. Rohrbach, E. H. K. Stelzer. J. Opt. Soc. Am. A, 18 (2001) 839—853
5. A. A. Afanas’ev, L. S. Gaida, A. C. Svistun. J. Appl. Spectr., 83, N 6 (2016) 77—78
6. A. A. Afanas’ev, L. S. Gaida, D. V. Guzatov, A. N. Rubinov, A. C. Svistun. Quantum Electron., 45, N 10 (2015) 604—607
7. Л. С. Гайда, Д. В. Гузатов, М. И. Игнатовский, А. Ч. Свистун. Вестн. ГрГУ им. Я. Купалы. Сер. 2, № 1 (77) (2009) 121—127
8. A. A. Afanas’ev, A. N. Rubinov, S. U. Mihnevich, I. E. Ermolaev. JETP, 128, N 3 (2005) 451—463
9. A. A. Afanas’ev, V. M. Katarkevich, A. N. Rubinov, T. Sh. Efendiev. J. Appl. Spectr., 69, N 5 (2002) 782—787
10. С. А. Ахманов, С. Ю. Никитин. Физическая оптика, Москва, МГУ (1998) 476—480
11. G. A. Askar’jan. Physics Uspekhi, 110, N 1 (1973) 115—116
12. D. V. Guzatov, L. S. Gaida, A. A. Afanas’ev. Quantum Electron., 38, N 12 (2008) 1155—1162
13. A. A. Afanas’ev, V. M. Katarkevich, A. N. Rubinov, T. Sh. Efendiev. J. Appl. Spectr., 69, N 5 (2002) 782—787
14. V. A. Oleshhenko, V. V. Bezotosnyj, V. Ju. Timoshenko. Quantum Electron., 50, N 2 (2020) 104—108
15. Г. Ван де Хюлст. Рассеяние света малыми частицами, Москва, Иностр. лит. (1961) 104—144
16. A. A. Afanas’ev, D. V. Novitsky. Opt. and Spectrosc., 125, N 6 (2018) 774—777
17. A. Ashkin, J. M. Dziedzic, J. E. Bjorkholm, S. Chu. Opt. Lett., 11 (1986) 288—290
18. Y. Harada, T. Asakura. Opt. Commun., 124 (1996) 529—541
19. А. А. Андронов, А. А. Витт, С. Э. Хайкин. Теория колебаний, Москва, Физматгиз (1959) 170
20. D. Hinrichsen, A. J. Pritchard. Mathematical Systems Theory I. Modelling State Space Analysis Stability and Robustness, Berlin, Springer (2010) 241
21. Н. Н. Баутин, Е. А. Леонтович. Методы и приемы качественного исследования динамических систем на плоскости, Москва, Наука (1990) 68, 212
22. A. Ashkin. Phys. Rev. Lett., 24 (1970) 156—159
23. A. Ashkin. Biophys. J., 61 (1992) 569—582
24. P. Zemánek, A. Jonáš, L. Šrámek, M. Liška. Opt. Lett., 24, N 21 (1999) 1448—1450
25. M. P. Macdonald, G. C. Spalding, K. Dholakia. Nature, 426 (2003) 421—424
26. K. D. Wulf. Opt. Express, 14, N 9 (2006) 4170—4175
27. E. Musafirov. Dynamics of Continuous, Discrete and Impulsive Systems B: Applications and Algorithms, 29, N 6 (2022) 447—454
28. M. V. Savelyev, A. D. Remzov. Comp. Opt., 46, N 4 (2022) 547—554
29. Y. Li, L. Zhou, N. Zhao. Opt. Lett., 46, N 1 (2021) 106—109
30. C. Y. Chuang, M. Zammit, M. L. Whitmore, M. J. Comstock. J. Phys. Chem. A, 123 (2019) 9612—9620
31. Y. Yang, Y. Ren, M. Chen, Y. Arita, C. Rosales-Guzmán. Adv. Photon., 3, N 3 (2021) 1—40
32. A. Kritzinger, A. Forbes, P. B. C. Forbes. Sci. Rep., 12 (2022) 17690
Review
For citations:
Svistun A.Ch., Musafirov E.V., Gaida L.S., Matuk E.V. Localization of a Dielectric Spherical Nanoparticle under the Action of a Gradient Force in an Interference Field Formed by the Superposition of Oncoming Laser Beams. Zhurnal Prikladnoii Spektroskopii. 2023;90(4):599-605. (In Russ.)