OPTICAL ABSORPTION OF A COMPOSITE BASED ON BILAYER METAL-DIELECTRIC SPHERICAL NANOPARTICLES
Abstract
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.
About the Authors
A. V. KorotunUkraine
69063, Zaporizhzhia
A. A. Koval’
Ukraine
69063, Zaporizhzhia
I. N. Titov
Ukraine
69002, Zaporizhzhia
References
1. B. N. Khlebtsov, N. G. Khlebtsov. J. Quant. Spectrosc. RA, 107 (2007) 306—314
2. K. Tanabe. J. Phys. Chem., 112 (2008) 15721—15728
3. M. G. Blaber, M. D. Arnold, M. J. Ford. J. Phys. Chem. Lett., 113 (2009) 3041—3045
4. H. Y. Chung, H. Y. Xie, P. T. Leung, D. P. Tsai. Sol. State Commun., 149 (2009) 2151—2155
5. M. A. Garcia. J. Phys. D: Appl. Phys., 44 (2011) 283001
6. V. Amendola, R. Pilot, M. Frasconi, O. M. Maragò, M. A. Iatì. J. Phys.: Condens. Matter, 29 (2017) 203002
7. V. Yu. Reshetnyak, I. P. Pinkevych, T. J. Sluckin, A. M. Urbas, D. R. Evans. Eur. Phys. J. Plus, 133 (2018) 373
8. Y. Ye, T. P. Chen, Z. Liu, X. Yuan. Nanoscale Res. Lett., 13 , N 1 (2018) 299 (11pp.)
9. В. И. Балыкин, П. Н. Мелентьев. УФН, 188 , № 2 (2018) 143—168
10. 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]
11. N. Kalyaniwalla, J. W. Haus, R. Inguva, M. H. Birnboim. Phys. Rev. A, 42 , N 9 (1990) 5613—5621
12. R. D. Averitt, S. L. Westcott, N. J. Halas. J. Opt. Soc. Am. B, 16 , N 10 (1999) 1824—1832
13. B. Khlebtsov, L. Dykman, V. Bogatyrev, V. Zharov, N. Khlebtsov. Nanoscale Res. Lett., 2 (2007) 6—11
14. C. Loo, L. Hirsch, M.-H. Lee, E. Chang, J. West, N. Halas, R. Drezek. Opt. Lett., 30 , N 9 (2005) 1012—1014
15. D. Pissuwan, S. M. Valenzuela, M. B. Cortie. Trends Biotech., 24 , N 2 (2006) 62—67
16. X. Huang, P. K. Jain, I. H. El-Sayed, M. A. El-Sayed. Las. Med. Sci., 23 (2008) 217—228
17. G. Akchurin, B. Khlebtsov, G. Akchurin, V. Tuchin, V. Zharov, N. Khlebtsov. Nanotech., 19 (2008) 015701
18. А. И. Сидоров. ЖТФ, 76 , № 10 (2006) 136—139
19. J. A. Gordon, R. W. Ziolkowski. Opt. Express, 15 , N 5 (2007) 2622—2653
20. Н. Г. Хлебцов, В. А. Богатырев, Л. А. Дыкман, Б. Н. Хлебцов. Рос. нанотехнол., 2 (2007) 69—86
21. J. Li, G. Sun, C. T. Chan. Phys. Rev. B, 73 (2006) 075117
22. C. Tserkezis, G. Gantzounis, N. Stefanou. J. Phys.: Condens. Matter, 20 (2008) 075232
23. A. V. Goncharenko. Chem. Phys. Lett., 386 (2004) 25—31
24. Г. ван де Хюлст. Рассеяние света малыми частицами, Москва, ИИЛ (1961) 92
25. U. Kreibig, M. Volmer. Optical Properties of Metal Clusters, Berlin, Springer (1995) 81
26. W. A. Kraus, G. C. Schatz. J. Chem. Phys., 79 (1983) 6130—6139
27. N. I. Grigorchuk, P. M. Tomchuk. Phys. Rev. B, 84 , N 8 (2011) 085448
28. П. М. Томчук, Д. В. Бутенко. УФЖ, 60 , № 10 (2015) 1043—1049
29. C. G. Granqvist, O. Hunderi. J. Phys. B, 30 (1978) 47—51
30. S. M. Kachan, A. N. Ponyavina. J. Mol. Struct., 563-564 (2001) 267—272
31. Н. Ашкрофт, Н. Мермин. Физика твердого тела. Т. 1, Москва, Мир (1979) 20, 25
32. C. Fall. Ab initio Study of the Work Functions of Elemental Metal Crystals, Lausanne, EPFL (1999)
33. А. Анималу. Квантовая теория кристаллических твердых тел, Москва, Мир (1981) 244
34. У. Харрисон. Теория твердого тела, Москва, Мир (1972) 148
35. P. B. Johnson, R. W. Christy. Phys. Rev. B, 6 (1972) 4370—4379
36. I. I. Shaganov, T. S. Perova, K. Berwick. Photon. Nanostruct. – Fundam. Applicat., 27 (2017) 24
37. E. Prodan, C. Radloff, N. J. Halas, P. Nordlander. Science, 302 (2003) 419—422
Review
For citations:
Korotun A.V., Koval’ A.A., Titov I.N. OPTICAL ABSORPTION OF A COMPOSITE BASED ON BILAYER METAL-DIELECTRIC SPHERICAL NANOPARTICLES. Zhurnal Prikladnoii Spektroskopii. 2020;87(2):224-232. (In Russ.)