ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ЭФФЕКТИВНЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПАРАМЕТРОВ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СРЕДЫ С МЕТАЛЛИЧЕСКИМИ НАНОЧАСТИЦАМИ ЗАДАННЫХ РАЗМЕРОВ=Electrodynamic Calculation of Effective Electromagnetic Parameters of a Dielectric Medium with Metallic Nanoparticles of a Given Size

Abstract

Оригинальным методом рассчитаны частотные зависимости эффективной комплексной диэлектрической проницаемости и эффективной комплексной магнитной восприимчивости гетероструктуры на основе диэлектрической среды, содержащей металлические наночастицы сферической формы. В отличие от подходов Бруггемана [21] и Максвелла Гарнетта [17], использующих в расчетах квазистатическое приближение, рассчитано неоднородное распределение электромагнитных полей внутри металлических наночастиц, что позволило исследовать зависимость электромагнитных параметров гетероструктуры не только от частоты, но и от размера частиц. Показано, что частота плазмонного резонанса понижается с увеличением как размера частиц, так и их концентрации в гетероструктуре. Показано также, что диэлектрическая среда, содержащая немагнитные металлические наночастицы, проявляет диамагнитные свойства. При этом положение максимума на частотной зависимости мнимой части магнитной восприимчивости совпадает с частотой релаксации носителей заряда. Рассчитанные спектры действительной и мнимой компонент диэлектрической проницаемости гетероструктуры с размерами металлических час- тиц меньше 10 нм хорошо согласуются с расчетами Бруггемана, однако с расчетами Максвелла Гарнетта согласие наблюдается только при концентрациях наночастиц меньше 10−6.