طراحی و شبیه سازی نانوآنتن مبتنی بر نانوذرات فلزی با قابلیت تابش توان بالا در یک جهت خاص
چکیده
تمرکز این پایان نامه بر روی بررسی تک نانوذره فلزی و آرایه ای از نانوذرات فلزی برای درک ویژگی های تابشی میدان دور قرار داده شده است. به طور خاص، چنین ساختارهایی برای انجام وظایف خود به عنوان نانوآنتن هایی که در محدوده نوری عمل می کنند، به طور ماهرانه و دقیق، طراحی و تجزیه و تحلیل می شوند. نانوآنتن ها قادر به تولید میدان های نوری موضعی شدید و بسیار قوی هستند. تحقیقات موجود بر روی آن ها کاربردهای قابل توجهی را در زمینه های مختلف از قبیل میکروسکوپ نوری میدان نزدیک ، طیف سنجی، مواد شیمیایی، زیست سنجی، و دستگاه-های نوری نشان می دهد. به این ترتیب نتایج مفید بی درنگ منجر به انجام یک پژوهش منظم تر و دقیق تر در مورد نانوآنتن ها و برخی از تنظیمات خاص مورد علاقه، می شوند. در کار حاضر، مکانیسم های عملیاتی نانوآنتن تشدیدهای پلاسمون سطحی موضعی نانومتری از طریق خصوصیات مواد نشان داده شده است. مطالعه در توصیف دقیق ثابت دی الکتریک پاشنده به منظور غلبه بر محدودیت هایی که توسط مدل های کلاسیکی استفاده شده در پژوهش های قبلی وجود دارد، انجام شده است. علاوه بر این، برخی از روش های نظری پیشنهادی برای نانوآنتن های مشخص همراه با مقایسه، بحث گردیده است. یک روش عددی مناسب برای محاسبه موثرتر نانوآنتن ها که محدوده فرکانسی گسترده ای از جمله ناحیه مرئی و مادون قرمز را پوشش می دهد، توسعه یافته است. در مقایسه با روش های مرسوم، نتایج، بهبود مهمی را در افزایش میزان تابش نانوآنتن نشان می دهد. تحقیقات جامع انجام گرفته و با جزئیات در مورد عوامل مختلفی که دارای اثرات قابل توجهی در عملکرد نانوآنتن در محدوده نوری هستند، ارائه شده است. طراحی نانوآنتن بررسی شده در این پایان نامه تک نانوذرات و آرایه نانوذرات متشکل از مولفه های سازگار و یا متفاوت را پوشش می-دهد. تعداد کافی از عوامل موثر بر مشخصات تابشی این نانوآنتن ها به اندازه کافی شرح داده و تعیین شده است. برخی از آن ها به طور ابتکاری برای اولین بار برای انجام یک مطالعه جامع در مورد ویژگی های موزون نانوآنتن ها، مانند نانوآنتن سهموی پیشنهاد شده است. تحت برخی از شرایط محدود، مقایسه ای میان طرح ها با پارامترهای مختلف برای درک شهودی ارائه شده است. در این روش، عملکرد نانوآنتن با تغییر مقادیر این مشخصات قابل کنترل می باشد و به لحاظ نظری طراحی بهینه سازی شده می تواند با تنظیم بیشتری انجام شود. در مقایسه با مطالعات حاضر بر روی نانوآنتن ها، این مطالعه به راهنمایی موثر و مفید برای طراحی نانوآنتن کمک می کند. این است که طراحی عملی از اهمیت زیادی برخوردار است. در این کار، مطالعه ویژه بر اساس تئوری الکترومغناطیسی مهندسی برای توصیف ویژگی های تابشی میدان دور نانوآنتن انجام شده است. برخی از مشخصات طراحی آنتن فرکانس رادیویی معمولی مانند حداکثر دامنه میدان الکتریکی، پهنای پرتو نیم توان و تراز گلبرگ کناری برای نانوآنتن ها محاسبه شده است. چنین مطالعه ای موضوعات پژوهشی حاضر را با ارائه بینش باارزش-تری گسترش می دهد. ساخت و اندازه گیری نانوآنتن های طراحی شده در این پایان نامه با عملکرد مطلوب به عنوان یک موضوع تحقیق در آینده در نظر گرفته شده است.