مطالعه‌ی اثرات غیرموضعی بر دیمرهای فلزی

نویسندگان

1 گروه فیزیک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه یاسوج، یاسوج، ایران

2 گروه فیزیک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه خلیج فارس، بوشهر، ایران

چکیده

در این مقاله، رفتار نانوذرات جفت شده‌ی فلزی تحت تاثیر نور تابشی با مدل‌های مختلف بررسی شده است. جهت بررسی اثرات غیرموضعی از مدل ساده‌ی پیشنهادی و مدل هیدرودینامیکی استفاده ‌می‌گردد. به‌منظور‌ شبیه‌سازی نانوذرات فلزی، مدل ساده اثرات غیر‌موضعی را با جایگزین کردن فلز با لایه‌‌ی نازک کامپوزیت در مرز فلز-دی‌الکتریک بررسی می‌کند. شبیه سازی‌ نانوذرات بر اساس روش المان متناهی انجام می‌گردد. طیف سطح مقطع خاموشی برای ساختار مورد نظر در مدل موضعی، غیرموضعی و مدل پیشنهادی مقایسه شده است. مدل‌های غیرموضعی جابجایی آبی را نسبت به مدل موضعی نشان می‌دهند که برای ساختار مورد بررسی، جابجایی آبی قله‌ی اول طیف سطح مقطع خاموشی 0/19 الکترون ولت می‌باشد. در شعاع‌های کوچک جابجایی آبی مدل‌ غیرموضعی نسبت به مدل موضعی به‌طورآشکار بزرگ‌تر می‌شود. طیف سطح مقطع خاموشی برای شکاف‌های متفاوت رسم شده است. همچنین تاثیر افزایش شعاع نانوذرات نقره بر پارامتر میزان خاموشی مطالعه گردیده است. کاهش فاصله‌‌ی جدایی و شعاع نانوذرات موجب بزرگتر شدن قله‌های پلاسمون سطحی می‌گردد که علت آن قوی‌تر شدن اثرات غیرموضعی می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


[1]S.A.Maier, H.A. Atwater,Plasmonics: Localization and guiding of electromagnetic energy in metal/dielectric structures. Journal of Applied Physics,” 98(1),011101, 2005.
[2] X.Huang, M.A. El-Sayed, Goldnanoparticles: optical properties and implementations in cancer diagnosis and photothermal therapy,”Journal of advanced research, 1(1),13-28.2010.
[3] B.Dastmalci,P.Tassin, T. Koschny1, C.M. Soukoulis, A new perspective on materials for plasmonics,”arXiv preprint arXiv:1604.07389, 2016.
[4] A. Campion, P. Kambhampati, Surface-enhanced Raman scattering,”Chemical society reviews, 27(4), 241-250,1998.
[5] W.Chang,B.A. Willingham,Liane S. Slaughter,B. P. Khanal,L.Vigderman,E. R. Zubarev,S. LinkLow, “Low absorption lossesof strongly coupled surface plasmons in nanoparticle assemblies,” Proceedings of the National Academy of Sciences, 108(50), 19879-19884, 2011.
[6] F.Abajo,“ Nonlocal effects in the plasmons of strongly interacting nanoparticles, dimers, and waveguides,”The Journal of Physical Chemistry C, 112(46), 17983-17987, 2008.
[7] W.L. Barnes, A.Dereux, T.W.Ebbesen, “ Surface plasmon subwavelength optics,” Nature, 424(6950), 824-830, 2003.
[8] C.David, F.J. García de Abajo, “Spatial nonlocality in the opticalresponse of metal nanoparticles,” TheJournal of Physical Chemistry C,115(40), 19470-19475, 2011.
[9] S. Raza,S.I.Bozhevolnyi,M.Wubs,N.A.Mortensen, “Nonlocal optical response in metallic nanostructures,” Journalof Physics: Condensed Matter, 27(18), 183204, 2015.
[10] G. Toscano, S. Raza, W. Yan, C. Jeppesen, S. Xiao, M. Wubs, A. Jauho , S. I. Bozhevolnyi, N. A. Mortensen, “Nonlocal response in plasmonic waveguiding with extreme light confinement,” Nanophotonics, 2(3), 161-166,2013.
[11] J.M.McMahon, S.K. Gray, G.C. Schatz,Optical properties of nanowire dimers with a spatially nonlocal dielectric function,”Nano letters, 10(9), 3473-3481, 2010.
[12] N.A Mortensen, S. Raza, M. Wubs, T. Sondergaard, S. I. Bozhevolnyi, “A generalized non-local optical response theory for plasmonic nanostructures,Nature communications, 5, 2014.
[13] G. Toscano,J. Straubel, A. Kwiatkowski, C. Rockstuhl, F. Evers, H. Xu1, N. A. Mortensen, M. Wubs, “Resonance shifts and spill-out effects in self-consistent hydrodynamic nanoplasmonics,” Nature communications, 6, 7132, 2015.
[14] G. Barton, Some surface effects in the hydrodynamic model of metals,”Reports on Progress in Physics, 42(6), 963, 1979.
[15] A. Boardman, Electromagnetic surface modes.Hydrodynamic theory of plasmon-polaritons on plane surfaces,”Chichester: John Wiley and Sons, 1982.
[16] S. Raza, W. Yan, N. Stenger, M. Wubs, N. A. Mortensen “Blueshift of the surface plasmon resonance in silver nanoparticles studied with EELS. Nanophotonics, 2(2), 131-138, 2013.
[17] S. Raza, G. Toscano, A. Jauho, M.Wubs, N.A. Mortensen, “Unusual resonances in nanoplasmonic structures due to nonlocal response,”Physical Review B, 84(12), 121412, 2011.
[18] F. Bloch, Bremsvermögen von Atomen mit mehreren Elektronen,”Zeitschrift für Physik A Hadrons and Nuclei, 81(5), 363-376, 1933.
[19] S. Lundqvist, N.H. March, “Theory of the inhomogeneous electron gas,” Springer Science & Business Media, 2013.
[20] Y. Luo, A. I. Fernandez-Dominguez, A. Wiener, S. A. Maier, J. B. Pendry “Surface plasmons and nonlocality: a simple model,”Physical review letters, 111(9), 093901,2013.
[21] C.F. Bohren, D.R. Huffman Absorption and Scattering of Light by Small Particles,82-129,1983.