ЧИСЛЕННЫЙ МЕТОД РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ ДИФРАКЦИИ, ОПИСЫВАЕМОЙ УРАВНЕНИЯМИ МАКСВЕЛЛА С МЕЗОСКОПИЧЕСКИМИ ГРАНИЧНЫМИ УСЛОВИЯМИ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Разработан, обоснован и реализован численный метод решения граничной задачи дифракции для системы уравнений Максвелла с мезоскопическими граничными условиями, в основе которого лежит метод дискретных источников. Проведён численный анализ влияния поверхностных квантовых эффектов на оптические характеристики плазмонных наночастиц. Установлено, что поверхностные эффекты оказывают значимое влияние на характеристики полей, при этом результаты для них существенно отличаются от полученных для случая объёмных эффектов.

Об авторах

Ю. А Еремин

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: eremin@cs.msu.ru
Москва, Россия

В. В Лопушенко

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: lopushnk@cs.msu.ru
Москва, Россия

Список литературы

  1. Shi, H., Zhu, X., Zhang, S. [et al.], Plasmonic metal nanostructures with extremely small features: new effects, fabrication and applications, Nanoscale Adv., 2021, vol. 3, pp. 4349-4369.
  2. Stamatopoulou, P.E. and Tserkezis, C., Finite-size and quantum effects in plasmonics: manifestations and theoretical modelling [Invited], Optical Materials Express, 2022, vol. 12, no. 5, pp. 1869-1893.
  3. Mortensen, N.A., Raza, S., Wubs, M. [et al.], A generalized non-local optical response theory for plasmonic nanostructures, Nat. Commun., 2014, art. 5:3809.
  4. Mortensen, N.A., Mesoscopic electrodynamics at metal surfaces, Nanophotonics, 2021, vol. 10, pp. 2563-2616.
  5. Yang, F. and Ding, K., Transformation optics approach to mesoscopic plasmonics, Phys. Rev. B., 2022, vol. 105, art. L121410.
  6. Еремин, Ю.А. Квазиклассические модели квантовой наноплазмоники на основе метода дискретных источников (обзор) / Ю.А. Еремин, А.Г. Свешников // Журн. вычислит. математики и мат. физики. — 2021. — Т. 61, № 4. — С. 34-62.
  7. Еремин, Ю.А. Анализ влияния квантовых эффектов на оптические характеристики плазмонных наночастиц методом дискретных источников / Ю.А. Еремин, В.В. Лопушенко // Журн. вычислит. математики и мат. физики. — 2023. — Т. 63, № 11. — С. 1911-1921.
  8. Goncalves, P.A.D., Christensen, T., Rivera, N. [et al.], Plasmon-emitter interactions at the nanoscale, Nat. Commun., 2020, vol. 11, no. 1, art. 366.
  9. Еремин, Ю.А. Анализ методом дискретных источников дифракции электромагнитных волн на трехмерных рассеивателях / Ю.А. Еремин, А.Г. Свешников // Журн. вычислит. математики и мат. физики. — 1999. — Т. 39, № 12. — С. 2050—2063.
  10. Купрадзе, В.Д. О приближённом решении задач математической физики / В.Д. Купрадзе // Успехи мат. наук. — 1967. — Т. 22, № 2. — С. 58-104.
  11. Еремин, Ю.А. Построение интегральных представлений для полей в задачах дифракции на проницаемых телах вращения / Ю.А. Еремин, В.В. Лопушенко // Дифференц. уравнения. — 2023. — Т. 59, № 9. — С. 1219-1216.
  12. Дмитриев, В.И. Метод интегральных уравнений в вычислительной электродинамике / В.И. Дмитриев, Е.В. Захаров. — М. : МАКС Пресс, 2008. — 316 с.
  13. Eremin, Yu.A., Tsitsas, N.L., Kouroublakis, M., and Fikioris, G., New scheme of the discrete sources method for two-dimensional scattering problems by penetrable obstacles, J. Comput. Appl. Math., 2023, vol. 417, no. 2, art. 114556.
  14. Воеводин, В.В. Матрицы и вычисления / В.В. Воеводин, Ю.А. Кузнецов. — М. : Наука, 1984. — 320 с.
  15. Колтон, Д. Методы интегральных уравнений в теории рассеяния / Д. Колтон, Р. Кресс ; пер. с англ. Ю.Е. Еремина, Е.В. Захарова ; под ред. А.Г. Свешникова. — М. : Мир, 1987. — 311 с.
  16. Еремин, Ю.А. Аналитическое представление для интегрального поперечника рассеяния в рамках интегрофункционального метода дискретных источников / Ю.А. Еремин, Е.В. Захаров // Дифференц. уравнения. — 2022. — Т. 58, № 8. — С. 1073-1077.
  17. Eriksen, M.H., Tserkezis, C., Mortensen, N.A., and Cox, J.D., Nonlocal effects in atom-plasmon interactions, arXiv:2308.09134, 2023.
  18. Echarri, A.R., Goncalves, P.A.D., Tserkezis, C. [et al.], Optical response of noble metal nanostructures: quantum surface effects in crystallographic facets, Optica, 2021, vol. 8, no. 5, pp. 710-721.
  19. Raza, S., Bozhevolnyi, S.I., Wubs, M., and Mortensen, N.A., Nonlocal optical response in metallic nanostructures, J. Physics: Condens. Matter, 2015, vol. 27, no. 18, art. 183204.
  20. Zheng, X., Kupresak, M., Verellen, V. [et al.], A review on the application of integral equation-based computational methods to scattering problems in plasmonics, Adv. Theory Simul., 2019, vol. 2, art. 1900087.
  21. Setukha, A.V., Method of boundary integral equations with hypersingular integrals in boundary-value problems, J. Math. Sci., 2021, vol. 257, no. 1, pp. 114-126.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024