تحلیل و شبیه سازی خواص نوری در ساختارهای حلقوی متشکل از نانوذرات پلاسمونی
چکیده
در این پایان نامه، ابتدا ویژگی های نوری ساختار¬های پلاسمونی ساده، شامل مونومر، دایمر و ترایمر، با استفاده از روش تحلیلی cda و نرم افزار cst مبتنی بر روش عددی fit بررسی شده و سپس این تقریب به ساختارهای حلقوی تعمیم داده می شود. طیف¬های استهلاک نوری این ساختارها برای فواصل بین ذره ای مختلف با استفاده از روش cda بررسی و مشاهده شده است که کاهش فاصله¬ی بین ذره ای، باعث هیبریداسیون پلاسمون ها و ایجاد مدهای مجزا می¬شود. مقایسه این نتایج با شبیه سازی نیز، دقت cda را به خوبی نشان می دهد. همچنین برای همه ی ساختارهای مطالعه شده، با دقت خوبی می توان ویژگی های میدان نزدیک، شامل مدهای پلاسمونی و جهت گیری دوقطبی ها در این مدها را تعیین کرد که کاملاً با نتایج شبیه سازی مطابقت دارند. علاوه بر این نشان داده شده است که می توان مدهای پلاسمونی ساختارهای حلقوی را با استفاده از مدهای ساختارهای پایه ی دایمر و ترایمر پیش بینی کرد. برای ساختار حلقوی متشکل از 4 نانودیسک با شکستن تقارن، مینیمم فانو در طیف استهلاک آن مشاهده شده است. همچنین اثر قراردادن یک نانودیسک در مرکز حلقه ی هگزامر بررسی و ایجاد تداخل فانو با هر دو روش تئوری و شبیه سازی، با استفاده از ویژگی های میدان دور و نزدیک، نشان داده شده است. علاوه بر این مشاهده شده که حذف فاصله ی بین نانودیسک ها در هگزامر، منجر به طیف استهلاک نوری و توزیع باری مشابه یک حلقه ی پلاسمونی می شود. به طور کلی، هنگامی که فاصله ی بین ذرات زیاد باشد، نتایج حاصل از روش cda با نتایج شبیه سازی به خوبی مطابقت دارد اما به دلیل تقریبی بودن آن، هنگامی که ابعاد ذره بزرگ یا فاصله ی بین آن ها خیلی کم باشد، به علت تحریک و تزویج بین مدهای مرتبه بالا، تفاوت قابل توجهی بین نتایج به دست آمده از cda و روش های عددی وجود دارد.