Наноцилиндры из благородных металлов как рассеиватели плоской электромагнитной волны

Abstract

В данной работе с помощью численного моделирования рассматриваются цилиндрические нанообъекты из золота и серебра, выступающие в качестве своеобразной призмы, способной селектировать отдельные длины волн и рассеивать их под разными углами. Для этого исследуется рассеяние плоской электромагнитной волны Н-поляризации на нанотрубках и нанопроволоках из золота и серебра с диэлектрическим покрытием и без него в видимом диапазоне длин волн. Задача рассеяния решается методом разделения переменных в полярных координатах. Используется комплексный показатель преломления золота и серебра, значения которого были получены из опубликованных экспериментальных данных. Результаты исследования говорят о том, что исследуемые нанообъекты могут служить частотно-избирательным приемником или оптическим фильтром, который одновременно селектирует и отклоняет под разными углами отдельные длины волн. Большое влияние на конечный результат оказывают размеры рассеивателей и диэлектрическая проницаемость покрытия.

У даній роботі за допомогою чисельного моделювання циліндричні нанооб’єкти із золота і срібла розглядаються в якості своєрідної призми, що здатна відбирати окремі довжини хвиль і розсіювати їх під різними кутами. Для цього досліджується розсіювання плоскої електромагнітної хвилі Н-поляризації на нанотрубках та нанодротах із золота і срібла з діелектричним покриттям та без нього у видимому діапазоні довжин хвиль. Задача розсіювання розв’язується методом розділення змінних в полярних координатах. У розрахунках використовується комплексний показник заломлення золота і срібла, значення якого отримано за допомогою експериментальних даних, опублікованих в літературі. Результати дослідження свідчать про те, що досліджувані нанооб’єкти можуть служити частотно-вибірковим приймачем або оптичним фільтром, який одночасно відбирає і відхиляє під різними кутами окремі довжини хвиль, однак великий вплив на кінцевий результат мають геометричні параметри розсіювачів та діелектрична проникність покриття.

Nanowires and nanotubes made of noble metals are widely used in today’s technologies as elements of lasers, biosensors and other devices. However, not all possible problems arising in study of such objects are presented in literature. In this paper, by means of numerical simulation, the cylindrical nanoobjects made of gold and silver are considered as a specific prism that is capable of selecting isolated wavelength bands and scattering them at different angles. For this purpose a plane H-polarized electromagnetic wave scattering by nanocylinders with or without concentric dielectric cover or nanotubes made out of silver and gold in the visible range of wavelengths are studied. The scattering problem is solved in the classical manner, by separation of variables in polar coordinates. The complex permittivity is used in computations of gold and silver based on published experimental data.