Curvature-determined enhancement of far-infrared absorption in metallic nanoparticles

Анотація

Досліджено вплив наномасштабної геометрії поверхні на далеке інфрачервоне поглинання в металевих наночастинках. У квазістатичному режимі електромагнітну дисипацію подано в межах поверхневого формалізму, в якому поглинена потужність визначається просторовим розподілом електричного поля на межі частинки. Показано, що ділянки з малою локальною кривиною істотно підсилюють як нормальні, так і дотичні компоненти електричного поля, зумовлюючи геометричне посилення поглинання. Для частинок із малим мінімальним радіусом кривини r_c внесок електричного диполя масштабується приблизно як , де є внеском Друде, R — радіус частинки. Крім того, шорсткість поверхні спричиняє виникнення ефективної анізотропної провідності в тонкому приповерхневому шарі, завдяки чому дотичні компоненти електричного поля можуть збуджувати поверхневі струми. Це відкриває додатковий канал дисипації, який у далекій інфрачервоній області може перевищувати звичайне поглинання, зумовлене магнітним дипольним внеском. Передбачене посилення узгоджується з експериментальними спостереженнями надлишкового поглинання в металевих наночастинках. Отримані результати свідчать про те, що наномасштабна кривина поверхні є фундаментальним геометричним параметром, який визначає електромагнітну дисипацію в металевих наноструктурах.