Год издания: 2019
Ключевые слова: наночастица, решеточный резонанс, фотоника, размерные эффекты
Аннотация: Настоящий проект направлен на решение одной из актуальных прикладных задач фотоники, связанной с исследованием особенностей формирования коллективных возбуждений в периодических структурах из диэлектрических наночастиц. Одним из перспективных направлений в современной физике, в частности, в оптике, является фотоника, предусматриваюПоказать полностьющая создание принципиально новых сред передачи и обработки информации, в которых, в отличие от полупроводниковой электроники, носителем информации является фотон, а не электрон. В этой связи, взаимодействие электромагнитного излучения с упорядоченными двумерными массивами из наночастиц (так называемыми метаповерхностями) вызывает нарастающий научный интерес в последнее десятилетие. Одной из важнейших особенностей таких структур является проявление высокодобротных откликов, возникающих вследствие гибридизации аномалий Рэлея-Вуда с модами, локализованными на отдельной частице. Данные эффекты наблюдаются как в массивах плазмонных наночастиц, так и в наноструктурах из диэлектрических частиц. Достаточно быстро появились работы, очертившие перспективы практического применения таких эффектов в ряде областей: ИК-спектроскопия, узкополосное поглощение света, сенсорика, лазеры, усиление флуоресценции, управление волновым фронтом и пропусканием/отражением света, ИК-фильтры и т.д. Несмотря на растущий интерес к изучению особенностей оптического отклика диэлектрических метаповерхностей, остается неразрешенным ряд важнейших теоретических и прикладных аспектов. Так, например, в массивах из диэлектрических наночастиц недавно было обнаружено существование двух ярко выраженных типов гибридизации (электрический диполь + аномалия Рэлея-Вуда и магнитный диполь + аномалия Рэлея-Вуда), которые способны порождать высокодобротные резонансы в спектрах пропускания. Однако, проявление таких гибридных мод может существенно зависеть от геометрических параметров как самой метаповерхности (количество частиц, форма элементарной ячейки), так и наночастиц (размер частицы, её форма), из которых она состоит. С точки зрения технологии синтеза необходимо уметь предсказывать геометрические параметры структуры, необходимые и достаточные для проявления тех или иных гибридных мод. Стоит подчеркнуть, что именно форма и размер наночастиц определяет набор локальных мод, гибридизация которых с коллективными решеточными модами приводит к проявлению высокодобротных резонансов, в то время как размеры всей структуры обуславливают возможность проявления высокодобротного отклика. Таким образом, выявление закономерностей, описывающих и объясняющих особенности оптических свойств таких систем, является актуальной прикладной задачей. Новизна поставленной задачи связана с определением возможности и характера формирования гибридных мод, образованных в результате связи локальных мод отдельных частиц с модами двумерной периодической решетки конечного размера. Это позволит получить сведения для подготовки экспериментальных работ по синтезу таких структур. Помимо этого, изучение особенностей гибридизации аномалий Рэлея-Вуда с локализованными модами высоких порядков, возбужденных на отдельных частицах, является нерешенной задачей.