CC BY
24ВКВО-2019- ВКВО-2019 Нанофотоника
МУЛЬТИПОЛЬНЫЕ РЕЗОНАНСЫ КРЕМНИЕВЫХ НАНОЧАСТИЦ ДЛЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ФОТОНИКИ
Евлюхин А.Б.
Московский физико-технический институт, г. Долгопрудный, Москвовская область
* E-mail: [email protected]
DOI 10.24411/2308-6920-2019-16141
Недавно было продемонстрировано, что сферические кремниевые наночастицы могут резонансно рассеивать электромагнитные волны оптического диапазона.Установлено, что резонансы наночастиц размером 200-300 нм, реализуемые в видимой области спектра, связаны с возбуждением магнитных и электрических мультипольных моментов этих наночастиц [1-3]. В данной работе обсуждается происхождение магнитного дипольного (мультипольного) резонанса в диэлектрических наночастицах и представляются недавние теоретические и экспериментальные результаты, в этой области исследований. На рисунке показано СЭМ-изображение сферической наночастицы кремния и соответствующий ей спектр рассеяния света, демонстрирующий два резонанса около 520 нм и 630 нм. Теоретический анализ [1,2] показал, что резонансные пики спектра соответствуют возбуждению
электрического (ЕБ) и магнитного (МБ) дипольного момента наночастицы. Для
был
о
Hfl flW
X (nm)
фабрикации кремниевых наночастиц использован метод лазерной печати.
Приведена информация
теоретическом подходе, позволяющем проводить мультипольный анализ рассеяния света наночастицами произвольной формы, расположенными в свободном пространстве или на подложке. Обсуждается влияние магнитно дипольного резонанса на пространственное распределение рассеянного света и поверхностных плазмон поляритонов. Развит метод мультипольного анализа спектров светового отражения и пропускания двумерных массивов наночастиц и первым мультиполям, в том числе магнитному
метаповерхностей. Основное внимание уделено квадруполю и электрическому октуполю. Показано, что в в решетках наночастиц кремния может реализоваться резонансное подавление отражения света за счет эффекта Керкера [1]. При изучении диаграмм рассеяния света на наночастицах различной формы [3] показано, как пространственное распределение рассеянного света может быть связано с перекрытием различных мультипольных мод, резонансно возбуждаемых в наночастицах. Применение метода мультипольного анализа для изучения особенностей коэффициентов отражения и пропускания метаповерхностей показало, что интерференция между волнами, излучаемыми несколькими мультипольными моментами наночастиц, может приводить к подавлению отражения или пропускания света в системе [4]. В частности может реализоваться «эффект невидимой решетки», при котором свет, проходя через метаповерхность практически без амплитудных и фазовых искажений, возбуждает мультипольные моменты наночастиц [4].
Литература
1. Evlyukhin A.B., et al, Nano Lett. 12, 3749- (2012)
2. Evlyukhin A.B., et ail, J. Opt. Soc. Am. B 30, 2589 (2013)
3. Terekhov P.D., et al, Phys. Rev. B 96, 035443 (2017)
4. Terekhov P.D., et al, Phys. Rev. B 99, 045424 (2019)
276
№6 2019 СПЕЦВЫПУСК «ФОТОН-ЭКСПРЕСС-НАУКА 2019» [email protected]
