عنوان پایان‌نامه
پاسخ اپتیکی انبوهه ای از نانو ذرات بیضوی شکل
- رشته تحصیلی
- نانوفیزیک
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 60541
- تاریخ دفاع
- ۲۶ شهریور ۱۳۹۲
- دانشجو
- عاطفه محمدزاده نوین
- استاد راهنما
- میر فائز میری
- چکیده
- یکی از مباحث جالب وکاربردی نانواپتیک بررسی پاسخ مگنتواپتیکی ساختارهای تشکیل شده از نانوذرات است. محاسبات نشان می دهند که نانوذرات دارای ضریب دی الکتریک بزرگ، پاسخ های قوی مغناطیسی از خود نشان می دهند. اخیراً در مقاله (A. I. Kuznetsov et al. Sci. Rep. 2, 492 (2012)) برای اولین بار مشاهده پاسخ قوی مغناطیسی نانوذرات دی الکتریک گزارش داده شده است. با الهام از این گزارشات، ما در این پایان نامه دوفامی دایروی برای جفت نانوذره بیضوی شکل را به صورت تحلیلی بررسی کردیم. برای این کار از تقریب دوقطبی نقطه ای گسسته (DDA) استفاده کردیم. برای هر نانوذره یک ممان دوقطبی الکتریکی و یک ممان دوقطبی مغناطیسی در نظر گرفتیم. نشان دادیم که علی رغم غیرکایرال بودن این سیستم، دوفامی دایروی مخالف صفر است. البته در صورتی که نانوذرات کروی شکل باشند، اندازه دوفامی برابر صفر است. با استفاده از خواص پلاسمونی نانوذرات فلزی و ترکیب آن ها با نانوذرات مغناطیسی، رده جدیدی از مطالعات در حوزه مگنتوپلاسمونیک آغاز شده است. آرملس و همکاران (Phys. Rev. Lett. 104, 147401, (2010)) به صورت تجربی نشان داده اند که فلزات نجیب به تنهایی در میدان های مغناطیسی ضعیف از مرتبه 104 G پاسخ مگنتواپتیکی قابل اندازه گیری می دهند. پاکدل و میری (Phys. Rev. B 86, 235445, (2012)) دوفامی دایروی و چرخش فارادی مربوط به جفت نانوذره فلزی کروی را در حضور میدان مغناطیسی خارجی بررسی کرده اند. ما این محاسبات را به نانوذرات بیضوی شکل بسط دادیم. محاسبات نشان می دهد هرگاه میدان مغناطیسی و موج فرودی در راستای یکی از قطرهای اصلی نانوذره بیضوی شکل باشند و بر هم عمود باشند، اندازه دوفامی برابر صفر است. مکان قله های طیف به نسبت نیم قطرهای اصلی بیضی وار و تغییر راستای تابش نورفرودی و میدان مغناطیسی خارجی باعث تغییر بیشینه طیف می شود. چرخش زاویه سمتی نور فرودی و بیضویت نور پراکنده را نیز در شرایط مختلف بررسی کردیم. نشان دادیم که ناهمسانگردی نانوذرات و اعمال میدان مغناطیسی خارجی و برهمکنش های دوقطبی- دوقطبی باعث تغییر پارامترهای قطبش نور پراکنده می شوند.
- Abstract
- One of the interesting and applied topics of Nano-optic is the magneto-optic response of nanoparticle (NP) clusters. Numerical calculation indicates that NPs with high dielectric permittivity show large magnetic response. Recently large magnetic response of NPs is experimentally observed (A. I. Kuznetsov et al. Sci. Rep. 2, 492, (2012)). Inspired by this report, we analytically derive the circular dichroism (CD) of two ellipsoid NPs. We consider an electric and a magnetic dipole for each particle. We show that CD of elliptical particles is not zero. However spherical particles show no CD. Combining noble metal NP which show plasmonic behavior and magnetic NP, magnetoplasmonic structure have gained much attention. Armelles et al. (Phys. Rev. Lett. 104, 147401, (2010)) have experimentally showed that pure noble metal NPs in weak magnetic field of order 104 G, show reasonable magnetic response. Pakdel and Miri (Phys. Rev. B 86, 235445, (2012)) have studied CD and Faraday rotation of two interacting spherical NPs in a magnetic field. We extend this study to ellipsoidal NPs. If magnetic field and incident light are along one of the axis of ellipsoid NP and perpendicular to each other, CD is zero. The peak of CD depends on the direction of incident light, direction of magnetic field and the ratio of semi-major axis of NP. We show that the polarization of the scattered field depends on the external magnetic field, the dipole-dipole interaction and the anisotropy of particles. Keywords: magneto-optical materials, magneto-optical response, circular dichroism, discrete dipole approximation, Stokes parameters, Faraday rotation, Faraday ellipticity, optical activity, metal nanoparticle, optical response.
