Analysis of the Light Pressure of an Evanescent Electromagnetic Wave on a Dielectric Spherical Nanoparticle
Abstract
The light pressure of an evanescent electromagnetic wave formed due to the total internal reflection near the flat interface of a dielectric and a liquid on a dielectric spherical nanoparticle located in a liquid medium is considered. Phase portraits of a two-dimensional system of equations which is equivalent to the equation of nanoparticle transportation under the influence of the gradient force of the light pressure of the evanescent field, taking into account the resistance force of the medium, are plotted. It is shown that, depending on the parameters of the laser radiation and the material of the nanoparticle suspended in water, various phase portraits can be realized both without equilibrium points and with one equilibrium point (stable focus, stable node or saddle) on the phase plane.
About the Authors
A. Ch. SvistunBelarus
Grodno
E. V. Musafirov
Belarus
Grodno
D. V. Guzatov
Belarus
Grodno
References
1. A. Ashkin. Nobel Lecture, https://www.nobelprize.org/uploads/2018/10/ashkin-lecture.pdf
2. A. Rohrbach, E. H. K. Stelzer. J. Opt. Soc. Am. A, 18 (2001) 839—853
3. А. А. Афанасьев, Л. С. Гайда, Д. В. Гузатов, А. Н. Рубинов, А. Ч. Свистун. Квант. электрон., 45 , № 10 (2015) 904—907 [ A. A. Afanas’ev, L. S. Gaida, D. V. Guzatov, A. N. Rubinov, A. C. Svistun. Quantum Electron., 45 , N 10 (2015) 904—907]
4. А. А. Афанасьев, Л. С. Гайда, Ю. А. Курочкин, Д. В. Новицкий, А. Ч. Свистун. Квант. электрон., 46 , № 10 (2016) 891—894 [ A. A. Afanas’ev, L. S. Gaida, Y. A. Kurochkin, D. V. Novitsky, A. C. Svistun. Quantum Electron., 46 , N 10 (2016) 891—894]
5. D. V. Guzatov, L. S. Gaida, A. A. Afanas’ev. Nonlinear Phenomena in Complex Systems, 14 , N 4 (2011) 391—398
6. А. Ч. Свистун, Л. С. Гайда, Е. В. Матук. Журн. прикл. спектр., 86 , № 2 (2019) 298—303 [ A. C. Svistun, L. S. Gaida, E. V. Matuk. J. Appl. Spectr., 86 , N 2 (2019) 308—313]
7. A. A. Afanas’ev, V. M. Volkov, Y. A. Kurochkin, D. V. Novitsky. Opt. Laser Technol., 143 (2021) 107300
8. А. Ч. Свистун, Э. В. Мусафиров, Л. С. Гайда, Е. В. Матук. Журн. прикл. спектр., 90 , № 4 (2023) 599—605 [ A. C. Svistun, E. V. Musafirov, L. S. Gaida, E. V. Matuk. J. Appl. Spectr., 90 , N 4 (2023) 789—795]
9. Y. Li, O. V. Svitelskiy, A. V. Maslov, D. Carnegie, E. Rafailov, V. N. Astratov. Light Sci. Appl., 2 (2013) e64
10. Y. Li, A. V. Maslov, N. I. Limberopoulos, V. N. Astratov. IEEE Proc. National Aerospace and Electonics Conference, Dayton, Ohio, June 25—27 (2014) 57—59
11. L. N. Ng, M. N. Zervas, J. S. Wilkinson, B. J. Luff. Appl. Phys. Lett., 76 , N 15 (2000) 1993—1995
12. S. E. Skelton, M. Sergides, R. Patel, E. Karczewska, O. M. Marago, P. H. Jones. J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf., 113 (2012) 2512—2520
13. Z. Zhao, M. Lanzarini-Lopes, E. Westerhoff, X. Long, H. Rho, Y. Bi, L. Linge, P. Westerhoff. Environ. Sci.: Nano, 8 (2021) 2441—2452
14. J. R. A. Gonzales, P. C. Chaumet, M. Nieto-Vesperinas. Proc. Int. School Physics “Enrico Fermi”, 144 , Nanometer Scale Science and Technology, IOS Press, Amsterdam (2001) 405—424
15. A. Y. Bekshaev, K. Y. Bliokh, F. Nori. Opt. Express, 21 , N 6 (2013) 7082—7095
16. L. Novotny, B. Hecht. Principles of Nano-Optics, Cambridge University Press, Cambridge (2006) 21—23, 31—38
17. C. F. Bohren, D. R. Huffman. Absorption and Scattering of Light by Small Particles, John Wiley & Sons, New York (1983) 23—24, 29, 158—162
18. А. В. Кац. Изв. вузов. Радиофизика, 28 (1975) 566
19. А. А. Афанасьев, А. Н. Рубинов, Ю. А. Курочкин, С. Ю. Михневич, И. Е. Ермолаев. Квант. электрон., 33 , № 3 (2003) 250—254 [ A. A. Afanas’ev, A. N. Rubinov, Y. A. Kurochkin, S. Y. Mihnevich, I. E. Ermolaev. Quantum Electron., 33 , N 3 (2003) 250—254]
20. Н. Н. Баутин, Е. А. Леонтович. Методы и приемы качественного исследования динамических систем на плоскости, Москва, Наука (1990) 80, 113
21. E. Musafirov. Dynamics of Continuous, Discrete and Impulsive Systems, Ser. B: Applications and Algorithms, 29 , N 6 (2022) 447—454
22. E. V. Musafirov. Int. J. Bifurcation and Chaos, 29 , N 6 (2019) 1950080
23. E. Musafirov. J. Appl. Analysis and Comp., 13 , N 4 (2023) 1668—1678
Review
For citations:
Svistun A.Ch., Musafirov E.V., Guzatov D.V. Analysis of the Light Pressure of an Evanescent Electromagnetic Wave on a Dielectric Spherical Nanoparticle. Zhurnal Prikladnoii Spektroskopii. 2024;91(4):526-533. (In Russ.)