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Respuesta óptica de monómeros y dímeros de nanopartículas esferoidales prolatas de plata
Optical response in monomers and dimers of silver prolate spheroidal
Leonardo Baez Castillo
Catalina López Bastidas
Acceso Abierto
Atribución
Óptica
Se presenta un estudio analítico y numérico de la respuesta óptica de nanopartículas metálicas de plata (Ag) aisladas y endímeros. Las simulaciones numéricas son realizadas mediante el método de Diferencias Finitas en el Dominio del Tiempo (FDTD por sus siglas en inglés) en tres dimensiones, algoritmo que resuelve las ecuaciones de Maxwell en el espacio y tiempo. Para localizar las frecuencias de resonancia en las nanopartículas, se calcula la potencia irradiada en campo lejano, utilizando una rutina que calcula la componente z del vector de Poynting promedio, directamente relacionada con la sección transversal de esparcimiento. En sistemas aislados de esferas y esferoides prolatos pequeños en comparación a la longitud de onda de iluminación, se encuentra que las curvas de la sección transversal de esparcimiento presentan resonancia en posiciones espectrales definidas, las cuales corresponden las frecuencia de resonancia del plasmón. Dicha resonancia, depende de la dirección de la polarización de la luz incidente y la geometría de las partículas. En general, al aumentar el volúmen de las partículas, la resonancia se desplaza hacia el rojo, y al disminuir el volúmen, la resonancia se desplaza hacia el ultravioleta (UV). En dímeros de esferas y esferoides prolatos idénticos, se estudian dos casos, dímeros con eje de unión paralelo y perpendicular a la dirección de la polarización de la luz incidente. En ambos casos, la distancia entre partículas es llamada gap, parámetro que modifica la posición espectral de la resonancia del plasmón. Para monómeros y dímeros de prolatos, se encuentra que el sistema puede presentar dos modos de oscilación (en el rojo y UV), los cuales están relacionados con la orientación espacial de los ejes menores respecto la polarización de la luz.
An analytical and numerical study of the optical response of metal nanoparticles in silver monomers and dimers is presented. The numerical simulations are made using Finite Differences in Time Domain (FDTD) in three dimensions. This algorithm solves the Maxwell equations in space and time. The radiated power in the far-field is calculated throat the z component of average Poynting vector to locate the resonance frequency of nanoparticles which is directly related with the scattering cross section. For isolated spheres and prolate spheroids small in comparison with the illuminating length wave, the scattering cross sections reveal resonances in a specific spectral position, which correspond to the localized surface plasmon resonance frequency. This resonance depends on the incident light polarization and the particle geometry. In general, when the particles volume increases the resonance red shifts,fordecreasingvolumetheresonance shifts to ultraviolet (UV). We divide the study in two cases for identical spheres and prolate spheroidal dimers with union axis parallel and transversal to light polarization. In both cases, the interparticles distance, called gap, parameter which can tune the spectral position. The prolate dimers present two oscillation modes (in red and UV) that are related with the spacial orientation of the mayor axis respect to light polarization.
CICESE
2016
Tesis de maestría
Español
Baez Castillo, L.2016.Respuesta óptica de monómeros y dímeros de nanopartículas esferoidales prolatas de plata.Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 91 pp
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