Введение
Глава 1. Обзор современного состояния исследований по теме диссертации 18
1.1. Методы расчета спектров поглощения и рассеяния света малыми частицами 19
1.1.1. Точное решение задачи для однородной сферы и ее обобщение на случай многослойной сферической частицы 19
1.1.2. Решение задачи для цилиндров и сфероидов 20
1.1.3. Численные методы расчета оптических свойств наноструктур 24
1.2. Экспериментальные исследования в области гибрид
ных наноструктур и наноматериалов 31
1.2.1. Синтез и структура металлоорганических наночастиц сферической и вытянутой формы 31
1.2.2. Исследование спектров поглощения, люминесценции и рассеяния света наночастицами 35
1.3. Гибридные металлоорганические наносистемы и метал лические нанооболочки 37
1.3.1. Свойства металлических наночастиц. Локализованные поверхностные плазмоны 37
1.3.2. Металлические нанооболочки с диэлектрическим ядром . 38
1.3.3. Молекулярные J-агрегаты цианиновых красителей . 39
1.3.4. Металлоорганические наносистемы различной формы и размеров 42
Глава 2. Эффекты плазмон-экситонного взаимодействия и размерные явления в процессах поглощения и рассеяния света двухкомпонентными наночастицами металл/J-агрегат 45
2.1. Вводные замечания 46
2.2. Основные формулы для расчета сечений поглощения и рассеяния света двухслойными частицами 47
2.2.1. Исходные выражения для коэффициентов мультипольного разложения. Вклады ТМ и ТЕ мод 47
2.2.2. Квазистатические выражения для сечения и дипольной поляризуемости композитной частицы 49
2.2.3. Диэлектрические проницаемости ядра, J-агрегатной оболочки, органической прокладки и окружающей среды 50
2.3. Основные закономерности в спектрах фотопоглощения гибридных наночастиц металл/J-агрегат 54
2.4. Сравнение вкладов поглощения и рассеяния света в сечение экстинкции 59
2.5. Анализ роли размерных эффектов 61
2.6. Зависимости частот гибридных мод и интенсивностей пиков поглощения от оптических констант и геометрических параметров наночастицы 66
2.6.1. Аналитическая модель для расчета частот гибридных мод 66
2.6.2. Зависимости частот гибридных мод и интенсивностей максимумов пиков фотопоглощения от силы осциллятора перехода в J-полосе красителя 69
2.6.3. Зависимости положений максимумов спектральных пиков от радиуса ядра и толщины оболочки наночастицы 73
2.7. Сравнение теории с экспериментом для металлических частиц (Ag, Au, Cu, Al) с J-агрегатной оболочкой 76
2.8. Оценка роли нелокальных явлений 78
2.9. Выводы 79
Глава 3. Оптические свойства трехслойных металлоорганиче-ских наночастиц с внешней J-агрегатной оболочкой 82
3.1. Предварительные замечания 82
3.2. Исходные формулы для сечений поглощения и рассеяния света трехкомпонентными частицами 83
3.2.1. Коэффициенты мультипольного разложения для вкладов ТМ и ТЕ мод 83
3.2.2. Формулы квазистатического приближения 86
3.3. Спектры поглощения и структура поля для частиц с металлическим ядром, внешней J-агрегатной оболочкой и промежуточным пассивным слоем 88
3.3.1. Анализ поведения спектров фотопоглощения при изменении геометрических параметров частицы 88
3.3.2. Сравнение результатов теории с экспериментом 91
3.4. Спектры и структура поля в металлических нанобо-лочках с диэлектрическим ядром, покрытых внешним слоем молекулярных J-агрегатов 93
3.5. Металлические наноболочки с полупроводниковым ядром и частицы полупроводник/металл/J-агрегат 101
3.5.1. Особенности спектров фотопоглощения гибридных на-ночастиц с высоким показателем преломления ядра 101
3.5.2. Резонансы Ми в наношарах с кремниевым ядром и металлической оболочкой 102
3.6. Выводы 103
Глава 4. Изучение влияния формы гибридных наночастиц на их
спектральные характеристики 106
4.1. Расчет и анализ спектров экстинкции сфероидальных
наночастиц в квазистатическом приближении 106
4.1.1. Поведение спектров фотопоглощения серебряных нано-частиц сфероидальной формы при изменении величины отношения длин большой и малой полуосей 106
4.1.2. Влияние плазмон-экситонного взаимодействия в наноча-стицах металл/J-агрегат на спектры экстинкции сфероидальных наночастиц 108
4.2. Расчет сечений поглощения и рассеяния света гибридными наночастицами сфероидальной, цилиндрической и гантелеобразной формы методом FDTD 111
4.2.1. Адаптация метода FDTD для расчета оптических свойств композитных наноструктур 111
4.2.2. Результаты расчета спектральных характеристик нано-частиц сфероидальной формы 114
4.2.3. Результаты расчета спектральных характеристик наночастиц сложной формы 116
4.3. Спектральные особенности распространения электромагнитного поля вдоль цепочки наночастиц 119
4.3.1. Модель цепочки наночастиц 119
4.3.2. Результаты расчетов 120
4.4. Выводы 122
Заключение 124
Список работ автора по теме диссертации 126
Список использованной литературы
