Как известно, взаимодействие света с агрегированными металлическими наночастицами приводит к возникновению сил, действующих между наведенными дипольными (или мультипольными) моментами частиц.

СВЕТОИНДУЦИРОВАННАЯ ДИНАМИКА АГРЕГИРОВАННЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ НАНОЧАСТИЦ

С.В. Перминов, В.П. Драчев, С.Г. Раутиан

Реферат

Как известно, взаимодействие света с агрегированными металлическими наночастицами приводит к возникновению сил, действующих между наведенными дипольными (или мультипольными) моментами частиц. В результате частицы агрегата испытывают светоиндуцированное движение в направление нового положения равновесия, которое задается параметрами излучения и динамическими свойствами наноагрегата – подвижностью частиц и потенциалом их связи. Таким образом, существующие модели оптических свойств металлических нанокомпозитов, базирующиеся на концепции неподвижных наночастиц (с заданными координатами) не могут считаться вполне адекватными, поскольку изменение геометрии агрегата, в общем случае, приводит к сильному изменению наведенных на частицах моментов, а также распределения поля.

В данной работе впервые произведен последовательный учет светоиндуцированного движения агрегированных наночастиц посредством совместного решения уравнений связанных диполей (описывающих диполь-дипольное взаимодействие наведенных моментов) и ньютоновских уравнений движения наночастиц под действием наведенных сил. Для модельного объекта – агрегата из 5-ти наночастиц серебра с реалистичными механическими и оптическими параметрами проведено моделирование ряда процессов: нелинейного поглощения, нелинейного рассеяния и рассеяния пробной волны. Показано, что светоиндуцированная динамика частиц является механизмом оптической нелинейности наноагрегата, не изучавшимся ранее. Согласно расчетам, нелинейные добавки к поглощаемой мощности и сечению рассеяния велики (сравнимы с соответствующими значениями для слабого поля), а частотная зависимость имеет сложный, знакопеременный и немонотонный характер, в частности, содержит особенность.

Выполнены оценки величин и времен отклика светоиндуцированных сил и указано на возможные приложения для диагностики сверхмалых сил (например, в больших молекулах, в частности, ДНК), а также для целей механического манипулирования посредством света.