بررسی قطبش پذیری نانولوله‌های کربنی تک دیواره

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه فیزیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد ملایر، ملایر، ایران

2 گروه فیزیک مهندسی، دانشگاه صنعتی کرمانشاه، کرمانشاه، ایران

چکیده

یک مدل نظری برای قطبش پذیری عرضی نرمال شده یک نانولوله­ی کربنی تک دیواره در تقریب شبه استاتیک ارائه شده است. در این راه، یک نانولوله­ی کربنی تک دیواره بصورت یک لایه استوانه­ای بی­نهایت نازک از الکترون­های π و σ مدل شده است و تحریک­های الکترونی بر روی سطح این لایه به­وسیله تئوری هیدرودینامیک کوانتومی دو
شاره­ای دو بعدی توصیف شده است. عبارت کلی برای قطبش­پذیری سامانه با حل معادله­های لاپلاس و هیدرودینامیک کوانتومی با شرایط مرزی مناسب، به­دست آمده است. با استفاده از فرمول قطبش­پذیری، طیف خاموشی سامانه بررسی شده است که در توافق بسیار خوبی با نتایج پیشین است. بنابراین، روش مبتنی بر تقریب شبه استاتیک ممکن است که به عنوان یک تئوری ساده و توانمند در بررسی خصوصیت­های نوری نانولوله­های کربنی در نظر گرفته شود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Investigation of Polarizability of single-walled carbon nanotubes

نویسندگان [English]

  • Delaram karimi moghadam 1
  • afshin moradi 2
1 Department of Physics, Islamic Azad University Malayer Branch, Malayer, Iran
2 bDepartment of Engineering Physics, Kermanshah University of Technology, Kermanshah, Iran
چکیده [English]

A theoretical model for the normalized transversal polarizability of a single-walled carbon nanotube is presented within the framework of the quasi-static approximation. In this way, a single-walled carbon nanotube is modeled by an infinitesimally thin cylindrical shell of the πand σelectrons and electronic excitations of this shell is described by means of the two-dimensional two-fluid quantum hydrodynamic theory. General expression of polarizability of system is obtained, by solving Laplace and quantum hydrodynamic equations with appropriate boundary conditions. By using the polarizability formula, the extinction spectrum of system is investigated which is in fair agreement with the previous results. Therefore, the approach based on the quasi-static approximation may be considered as a simple and robust formalism for the investigation of optical properties of carbon nanotubes.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Quasi-static approximation
  • Polarizability
  • Single-walled carbon nanotube

مراجع

[1] S. Iijima, Helical microtubules of graphitic carbon, Nature, 354, 56-58, 1991.
 
[2] T. Pichler, M. Knupfer, M. S. Golden, J. Fink, A. Rinzler, and R. E. Smalley, Localized and delocalized electronic states in single-wall carbon nanotubes, Phys. Rev. Lett, 80, 4729-4732, 1998.
 
[3] C. Yannouleas, E. N. Bogachek, U. Landman, Collective excitations of multishell carbon microstructures: Multishell fullerenes and coaxial nanotubes, Phys. Rev. B, 53, 10225-10236, 1996.
 
[4] X. Jiang, Collective plasmon excitations in graphene tubules, Phys. Rev. B, 54, 13487-13490, 1996.
 
[5] T. Stöckli, J. M. Bonard, A. Chatelain, Z. L. Wang and P. Stadelmann, Collective oscillations in a single-wall carbon nanotube excited by fast electrons,  Phys. Rev. B, 64, 115424, 2001.
 
[6] D.J. Mowbray, Z. L. Miskovic, F.O. Goodman, Y.-N. Wang, Interactions of fast ions with carbon nanotubes: Two-fluid model, Phys. Rev. B, 70, 195418, 2004.
 
[7] A. Moradi, Surface plasmon–polariton modes of metallic single-walled carbon nanotubes, Photonics Nanostruct. Fundam. Appl. 11, 85-88, 2013.
 
[8] A. Moradi, Extinction properties of single-walled carbon nanotubes: two-fluid model, Phys. Plasmas 21, 032106, 2014.
 
[9] A. Moradi, H. R. Zangeneh, F. Karimi Moghadam, Effective permittivity of single-walled carbon nanotube composites: two-fluid model, Phys. Plasmas 22, 122104, 2015.
[10]  L. X. Benedict, S. G. Louie, M. L. Cohen, Static polarizabilities of single-wall carbon nanotubes, Phys. Rev. B 52, 8541-8549, 1995.
 
[11] A. Moradi, Quantum nonlocal polarizability of metallic nanowires, Plasmonics 10, 1225-1230, 2015.
 
[12] C. F. Bohren, D. R. Huffman, Absorption and scattering of light by small particles, Wiley, New York, 1983.
 
[13]A. Moradi, Extinction properties of metallic nanowires: quantum diffraction and retardation effects, Phys. Lett. A 379, 2379-2383, 2015.
 
 
نانومقیاس
دوره 8، شماره 1
فروردین 1400
صفحه 44-49

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 02 خرداد 1399
  • تاریخ بازنگری: 0-727 فروردین 2
  • تاریخ پذیرش: 23 شهریور 1399

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار