Հայաստանի ատենախոսությունների բաց մատչելիության պահոց = Open Access Repository of the Armenian Electronic Theses and Dissertations (Armenian ETD-OA) = Репозиторий диссертаций Армении открытого доступа

Ուշացման և ճառագայթային մարման երևույթները մակերևութային պլազմոնների սպեկտրում

Մադոյան, Կառլեն Կարենի (2013) Ուշացման և ճառագայթային մարման երևույթները մակերևութային պլազմոնների սպեկտրում. PhD thesis, Հայ-Ռուսական (սլավոնական ) համալսարան.

[img]
Preview
PDF (Abstract)
Available under License Creative Commons Attribution.

Download (646Kb) | Preview

    Abstract

    Մետաղական եաեոմասեիկեերը (ՄՆՄ) ինտենսիվ են ուսումնասիրվում հատկապես շնորհիվ իրենց օպտիկական հատկությունների հիմնականում բարձր օպտիկական կլանման հանգեցնելով հետաքրքիր կիրառումների կենսաքիմիական զոնդավորման մեջ, մոլեկուլային վերահսկողության և պատկերման, դեղերի առաքման և լուսաջերմային բուժման մեջ [1]: Այս եզակի օպտիկական հատկություններն առաջանում են մի ֆիզիկական պրոցեսի հետևանքով, որը կոչվում է մակերևութային պլազմոնային (ՄՊ) ռեզոնանս, ինչն իրենից ներկայացնում է ընկնող լույսի և ազատ էլեկտրոնների կոլեկտիվ շարժման ռեզոնանսային փոխազդեցություն [2]: Օպտիկական ՄՊՌ բիոսենսորներն ի վիճակի են իրական ժամանակում գրանցել կոմպլեքսի ձևավորումը: Նանոմասնիկների ՄՊՌ կլանման սպեկտրի տիրույթն իսկապես զգայուն է նանոմասնիկի ձևի, չափսերի, միջմասնիկային հեռավորության և նանոմասնիկի կառուցվածքի նկատմամբ, ինչպես նաև շրջապատող միջավայրի դիէլեկտրական հատկությունների նկատմամբ [2]: ՄՆՄ-ներում ՄՊ-ի միջավայրի դիէլեկտրիկ հատկությունների նկատմամբ զգայուն լինելը կարող է օգտագործվել բեկման ցուցչի կամ միջմասնիկային հեռավորության փոքր փոփոխությունը կլանման սպեկտրի շեղման և տիրույթի լայնացման փոխակերպելու համար [3]: Վերջին շրջանում մեծ հետաքրքրություն են առաջացնում ՄՆՄ-ների կոմպլեքսները, մասնավորապես դրանց զույգերը, “ՄՆՄ-տակդիր” կամ “ՄՆՄ- միջավայրերի բաժանման սահման” համակարգերը, ինչպես նաև գերարդիական նանոթաղանթները, քանի որ դրանք թույլ են տայիս ստանալ մերձավոր դաշտի զգալի ուժեղացում (մի քանի կարգերով), ինչպես նաև օգտագործել որպես նանոքանոններ [4-5]: Диссертация посвящена теоретическому исследованию зависимости частоты поверхностных плазмонов в па рах металлических наносфер от межчастичных расстояний, размеров частиц, диэлектрических свойств окружающей среды и свойств металла, а так же исследованию зависимости скорости радиационного затухания поверхностных плазмонов в системе двух взаимодействующих наносфер, сферических и сфероидальных нанооболочек. Основные результаты, полученные в диссертации следующие. Развит полуаналитический метод для расчета резонансных частот SP в системе двух почти касающихся наносферах, основанный на теории непрерывных дробей. Предложенный метод приводит к итерациям с быстрой сходимостью, и тем самым снижает как расчетные ошибки, так и расчетное время. Поскольку метод не требует больших вычислительных возможностей и позволяет быстро и эффективно обработать экспериментальные данные, он может быть рассмотрен в качестве теоретической основы для “плазмонной нанолинейки” в диапазоне крайне малых расстояниях между частицами. Преимущество нашей техники демонстрируется в случае очень малых расстояний между частицами, (почти касающиеся наночастицы) ранее никогда не рассмотренных аналитически. Оказывается, что для малых частиц наши расчеты, для относительного красного смещения спектральных линий, на меньших расстояниях дают большие значения по сравнению с ранее опубликованными результатами, полученными в рамках DDA. Кроме того выясняется, что разница в красных смещениях возрастает с уменьшением межчастичного расстояния. В целях расширения разработанной теории на случай крупных частиц в па'рах и сравнения результатов с имеющимися экспериментальными данными, влияние эффектов запаздывания воздействия на резонансах SP также учитывается Для систем, состоящих из нескольких диэлектриков, разработан алгоритм вычисления скорости радиационного затухания поверхностных плазмонов.The thesis is devoted to theoretical study of the dependence of the surface plasmon frequencies in pairs of metallic nanospheres upon interparticle distances, particle sizes, dielectric properties of the environment and of the metal, as well as to study of the dependence of the radiation damping rate of surface plasmons in a system of two interacting nanospheres, spherical and spheroidal nanoshells. The main results obtained in the thesis are as follows: We develop a semi-analytical method for the calculation of the SP resonance frequencies in a system of two almost touching nanospheres based on the analytic theory of continuous fractions. The proposed method leads to iterations with rapid convergence, and thus reduces both the calculation error and the calculation time. Since the method does not require high computing power and allows to quickly and efficiently process the experimental data, it can be considered as a theoretical basis for the “plasmon nanoruler” in the range of extremely small distances between the particles. The advantage of our technique is demonstrated on the shortest interparticle distances (almost touching nanoparticles) never considered analytically before. It turns out that for small particles our calculations for the relative redshift at shorter distances give greater values compared to previously published results obtained in the frames of DDA. Moreover, it turns out that the difference in redshifts increases with the decrease of the interparticle distance. In order to extend the developed theory to the case of large particles in pairs and to compare the results with experimental data, the influence of the retardation effects of the impact on the SP resonances is also taken into account. For systems consisting of different (more than one) dielectrics we developed an algorithm for computing the radiation damping rate of surface plasmons.

    Item Type: Thesis (PhD)
    Additional Information: Эффекты запаздывания и радиационного затухания в спектре поверхностных плазмонов. Retardation and radiation damping effects in surface plasmons spectrum.
    Uncontrolled Keywords: Мадоян Карлен Каренович, Madoyan Karen Karlen
    Subjects: Physics
    Divisions: UNSPECIFIED
    Depositing User: NLA Circ. Dpt.
    Date Deposited: 06 May 2017 10:09
    Last Modified: 10 May 2017 12:28
    URI: http://etd.asj-oa.am/id/eprint/4618

    Actions (login required)

    View Item