میدان موضعی در نانوترکیبات فلزی-دی الکتریک

میدان موضعی موثر بر نانوذرات فلزی محصور در دی الکتریک، در تعیین خواص نوری خطی و غیر خطی نانوترکیبات فلزی-دی‏الکتریک نقش بسیار مهم و اساسی ایفا می‏کند. در حقیقت دامنه میدان موضعی در فرکانسی تحت عنوان فرکانس تشدید پلاسمای سطحی به طور چشمگیری افزایش می‏یابد. در یک نانوترکیب فلز-دی‏الکتریک میدان موضعی به عوامل متعددی از جمله غلظت ذرات فلزی، چیدمان ذرات، ابعاد و شکل ذرات بستگی دارد. حل دقیق معادلات ماکسول تنها برای شکل‏های با هندسه ساده مانند کره‏ها و بیضی‏گون‏ها و یا استوانه‏های با طول بینهایت شناخته شده است. بنابراین برای محاسبه پاسخ نوری این گونه محیط‏ها از یک هدف با هندسه دلخواه و یا جهت ارزیابی اندرکنش الکترومغناطیسی بین ذرات مجزا، به روش‏های تقریب‏زنی نیاز است. تقریب دوقطبی‏گسسته یکی از روش‏هایی است که به کمک آن می‏توان پاسخ چنین محیط‏هایی را به میدان‏های الکترومغناطیسی تعیین کرد. در حقیقت این روش از یک سو به دلیل الگوریتم‏های کارا و محاسبات ریاضیاتی ساده‏ نسبت به سایر روش‏ها مورد توجه است و از سوی دیگر دقت بالا و انعطاف پذیری مناسبی برای حل اینگونه مسائل دارد. در این تحقیق ابتدا روش تقریب دو قطبی گسسته معرفی می‏شود و سپس به کمک این روش پاسخ نوری نانوترکیبات فلز -دی الکتریک تحت تابش امواج الکترومغناطیسی مورد کنکاش و مطالعه قرار می‏گیرد. اثر ریخت‏شناسی نانوترکیب از جمله غلظت، ابعاد و چیدمان نانوذرات فلزی بر پاسخ نوری نانوترکیب تحت تابش امواج نورانی مورد ارزیابی قرار می‏گیرد. نتایج بدست آمده نشان می‏دهد که این روش در محاسبه میدان‏های موضعی نانوذرات موفق عمل می‏کند. میدان‏های الکتریکی بدست آمده برای غلظت پایین نانوذرات با تئوری می مطابقت بسیار خوبی دارد. در غلظت‏های بالاتر پیش‏بینی شبیه‏ساز با روند‏های مشاهده شده تجربی توافق مناسبی دارند. اثر نمونه آزمایشی در نتایج حاصل از شبیه‏سازی بررسی شده است و محدوده کارامدی تقریب دوقطبی و تصحیح‏های لازم جهت ادامه تحقیقات مشخص شده است.