Механоплазмоника в кластерах металлических наночастиц: теория и моделирование
Автор: Серебренников Алексей Михайлович
Журнал: Вычислительная механика сплошных сред @journal-icmm
Статья в выпуске: 1 т.6, 2013 года.
Бесплатный доступ
Построена модель, описывающая эффекты умножения частот, а также многофотонные явления в металлических наночастицах. В основе модели лежит континуальное описание газа валентных электронов. Уравнения движения получены на основе принципа наименьшего действия. В линейном приближении показана преемственность с теорией Друде. На основе предложенной модели исследовано кулоновское взаимодействие в кластере металлических наночастиц, а также порождаемое им движение частиц, вмещенных в податливую среду.
Нелинейная плазмоника, металлические наночастицы, генерация второй гармоники, четырехволновое взаимодействие
Короткий адрес: https://sciup.org/14320651
IDR: 14320651 | УДК: 533.951.2;
Mechanoplasmonics in clusters of metal nanoparticles: theory and modeling
In this work, the theoretical model explaining frequency scaling and multi photon effects in metal nanoparticles has been suggested. Its capabilities are demonstrated in relation to the second and third harmonic generation phenomena and the four-wave mixing phenomena as well. The continuum mechanical description of the electron gas of valence electrons underlies the theory. The principal equations of motion are deduced from Hamilton’s principle of least action. The compatibility of the model with the Drude theory is demonstrated in the linear case. On the basis of the proposed model we investigate the effect of Coulomb interaction in clusters of metal nanoparticles and the resulting motion of particles under the assumption of the compliance of an ambient medium.
Список литературы Механоплазмоника в кластерах металлических наночастиц: теория и моделирование
- Bharadwaj P., Deutsch B., Novotny L. Optical antennas//Adv. Opt. Photon. -2009. -V. 1, N. 3. -P. 438-483.
- Lippitz M., van Dijk M.A., Orrit M. Third-harmonic generation from single gold nanoparticles//Nano Lett. -2005. -V. 5, N. 4. -P. 799-802.
- Bachelier G., Butet J., Russier-Antoine I., Jonin C., Benichou E., Brevet P.-F. Origin of optical second-harmonic generation in spherical gold nanoparticles: Local surface and nonlocal bulk contributions//Phys. Rev. B. -2010. -V. 82. -235403.
- Слэтер Дж. Диэлектрики, полупроводники, металлы. -М.: Мир, 1969. -647 с.
- Drachev V.P., Chettiar U.K., Kildishev A.V., Yuan H.-K., Cai W., Shalaev V.M. The Ag dielectric function in plasmonic metamaterials//Opt. Express. -2008. -V. 16, N. 2. -P. 1186-1195.
- Amendola V., Bakr O.M., Stellacci F. A study of the surface plasmon resonance of silver nanoparticles by the discrete dipole approximation method: effect of shape, size, structure, and assembly//Plasmonics. -2010. -V. 5, N. 1. -P. 85-97.
- Маделунг O. Теория твердого тела. -М.: Наука, 1980. -416 с.
- Шриффер Дж. Теория сверхпроводимости. -М.: Наука, 1970. -312 с.
- Клеммоу Ф., Доуэрти Дж. Электродинамика частиц и плазмы. -М.: Мир, 1996. -528 с.
- Kohn W. Nobel Lecture: Electronic structure of matter-wave functions and density functionals//Rev. Mod. Phys. -1999. -V. 71, N. 5. -P. 1253-1266.
- Bauer D., Ceccherini F. Time-dependent density functional theory applied to nonsequential multiple ionization of Ne at 800 nm//Opt. Express. -2001. -V. 8, N. 7. -P. 377-382.
- Ландау Л.Д., Лившиц Е.М. Теоретическая физика: гидродинамика. -М.: Наука, 1986. -T. 6. -736 с.
- Stout B., Auger J.C., Devilez A. Recursive T matrix algorithm for resonant multiple scattering: applications to localized plasmon excitations//JOSA A. -2008. -V. 25. -P. 2549-2557.
- Romero I., Aizpurua J., Bryant G.W., Garcia de Abajo F.J. Plasmons in nearly touching metallic nanoparticles: singular response in the limit of touching dimers//Opt. Express. -2006. -V. 14, N. 21. -P. 9988-9999.
- Letnes P.A., Simonsen I., Mills D.L. Substrate influence on the plasmonic response of clusters of spherical nanoparticles//Phys. Rev. B. -2011. -V. 83, N. 7. -075426.
- Serebrennikov A.M. Multipolar resonant particle modes as elementary excitations in chain waveguides: Theory, dispersion relations and mathematical modeling//Opt. Commun. -2011. -V. 284, N. 21. -P. 5043-5054.
- Schumacher T., Kratzer K., Molnar D., Hentschel M., Giessen H., Lippitz M. Nanoantenna-enhanced ultrafast nonlinear spectroscopy of a single gold nanoparticle//Nat. Commun. -2011. -V. 2. -Article number: 333.
- Serebrennikov A.M. A novel semi-analytic method for the analysis of scattering by dielectric objects immersed in uniform media//Comput. Phys. Commun. -2010. -V. 181, N. 6. -P. 1087-1095.
- Серебренников А.М. Математическое моделирование мультипольных взаимодействий в цепочках частиц с помощью одного численно-аналитического метода//Вестник ПГТУ. Электротехника, информационные технологии, системы управления. -Пермь: изд-во ПНИПУ, 2011. -№ 5. -С. 121-135.
- Guzatov D.V., Klimov V.V. Optical properties of a two -nanospheroid cluster: analytical approach//LANL e-print. -2010. -45 p. (URL: http://lanl.arXiv.org: 1010.5760v1)
- McMahon J.M., Gray S.K., Schatz G.C. Fundamental behavior of electric field enhancements in the gaps between closely spaced nanostructures//LANL e-print. -2010. -9 p. (URL: http://lanl.arXiv.org: 1008.2490v2)
