Excitaciones plasmónicas cuadrupolares y octupolares en nanopartículas metálicas elipsoidales

Autores

  • Kelman Marín Escuela de Posgrado, Universidad Nacional de Trujillo, Av. Juan Pablo II s/n – Ciudad Universitaria, Trujillo, Perú.
  • José Roldán Escuela de Posgrado, Universidad Nacional de Trujillo, Av. Juan Pablo II s/n – Ciudad Universitaria, Trujillo, Perú.

Palavras-chave:

nanopartículas metálicas, nanoplasmónica, método épsilon, modos plasmónicos

Resumo

Se presentan cálculos analíticos y numéricos sobre las propiedades de las oscilaciones de plasmones en nanopartículas elipsoidales generalizada, de las cuales se derivan las nanopartículas desde su geometría alargadas, pasando por la forma esférica, esferoidal, hasta su forma de aguja; usando las ecuaciones de la electrostática en coordenadas cartesianas. El objetivo del trabajo consiste en el análisis de potenciales electrostáticos, permitividades resonantes, frecuencias resonantes, energías de modos plasmónicos y sus momentos multipolares. Se usó el método épsilon, que considera a los potenciales como funciones propias y a las permitividades como valores propios de los plasmones. Las cantidades físicas encontradas dependen fuertemente de la geometría de las nanopartículas. Esto originó una simetría en la forma esférica, con su correspondiente rama de vibraciones: modos n. Ésta simetría se pierde con la complejidad de la geometría de la nanopartícula. También se encontró que en la geometría nanoelipsoidal aparece la rama de vibraciones (modos m), con multiplicidad de 2n + 1, cuyas cantidades físicas se obtienen numéricamente. Esto origina una variedad de aplicaciones en nanotecnología.

Referências

Aizpurua J.; Bryant G. W.; Richter L. J.; García de Abajo F. J. 2015; Optical properties of coupled metallic nanorods for field-enhanced spectroscopy. Physical Review B 71, 235420: 1 – 13.

Brongersma M. L.; Kik, P. G. 2017. Surface Plasmon Nanophotonics. Springer Series in Optical Sciences. Editorial Board. Georgia Institute of Technology. 269 pp.

Claro, F. 1982. Absorption spectrum of neighboring dielectric grains. Physial Review. B 25: 7875-7876.

Danckwerts, M.; Novotny, L. 2017. Optical Frecuency Mixing at Coupled Gold Nanoparticles. Physical Review Letters 98, 026104: 1 – 4.

Gersten, J.; Nitzan, A. 1981. Spectroscopic properties of molecules interacting with small dielectric particles. The Journal Chemical Physcis 75, 1139: 1139 – 11.52.

Guzatov, D. V.; Klimov, V. V. 2015. Radiative decay engineering by triaxial nanoellipsoid. The Journal of Chemical Physcis Letters 412: 341 – 346.

Hobson, E. W. 1931. Theory of Spherical and Ellipsoidal Harmonics. Editor: Cambridge University Press, Cambridge. 500 pp.

Isaak, D.; Mayergoyz, Donald R.; Fredkin y Zhang Z. 2015. Electrostatic (plasmon) resonances in nanoparticles. Physical Review. B 72, 155412: 1 – 15.

Kawata, S.; Ono, A.; Verma P. 2018. Subwavelength color imaging with a metalic nanolens. Nature Photonics 2: 438 – 442.

King, P. D. C.; Veal, T. D; Jefferson, P. H.; Hatfield, S. A.; Piper, L. F. J.; McConville, C. F. 2018. Determination of the branch-point energy of InN: Chemical trends in common-cation and common-anion semiconductors. Physical Review B 77, 045316: 1 – 6.

Klimov, V. V. 2008, Nanoplasmonics, (en Ruso). Physics-Uspekhi Nauk and Lebedev Physcis Institute, Russian Academy of Sciences, Moscow, Russian Federation. 8 (51): 839 – 844.

Klimov, V. V. and Ducloy M. 2014. Sponteaneous emission rate and excited atom placed near a nanofiber. Physical Review A 69, 013812: 1 – 17.

Klimov, V. V.; Guzatov, D. V. 2017(a). Plasmonic atoms and plasmonic molecules. Journal of Applied Physical A 89: 305 – 314.

Klimov, V. V.; Guzatov, D. V. 2017(b). Strongly localized plasmon oscillations in a cluster of two metallic nanospheres and their influence on spontaneous emission of a atom. Physical Review B 75, 024303: 1 – 7.

Klimov, V. V., Ducloy, M.; Letokhov, V. S. 2012. Spontaenous emission of a atom placed near a prolate nanospheroid. The European Physical Journal D – Atomic, Molecular, Optical and Plasma Physcis. 20: 133 - 148.

Klimov, V. V.; Guzatov, D. V. 2017(c). Sponteaneous emission of an atom placed near a nanobelt of elliptical cross section. Physical Review A 75, 052901: 1 – 13.

Liu, Z.; Lee, H.; Xiong, Y.; Sun, C.; Zhang, X. 2017. Far-Field Opical Hyperlens Magnifying Sub-Diffraction-Limited Objetcs. Science 315: 1686.

Maier, S. A. 2017. Plasmonics: Fundamentals and Applications. Editorial: Springer. New York. 223 pp.

Mühlschlegel, P.; Eisler, H. J.; Martin, O. J. F.; Hecht, B.; Pohl, D. W. 2015. Resonant Optical Antennas. Science 308: 1607 – 1608.

Muskens, O.; Giannini, V.; Sanchez-Gil, J.; Gomez-Rivas, J. 2017. Strong Enhancement of the Radiative Decay Rate of Emitters by Single Plasmonic Nanoantennas. Nano Letters 7: 2871 – 2875.

Novotny, L. 2017. Effective Wavelength Scaling for Optical Antennas. Physical Review Letters 98, 266802: 1 – 4.

Pufall, M. R.; Berger, A.; Schultz S. 1997. Measurement of the scattered light magneto-optical Kerr effect from plasmon-resonant Ag particles near a magnetic film. Journal of Applied Physics 81: 5689 – 5691.

Ruppin, R. 1982(a). Decay of an excited molecule near a small metal sphere. The Journal of Chemical Physics 76: 1681 – 1684.

Ruppin, R. 1982(b). Surface modes of two spheres. Physical Review B 26: 3440 – 3444.

Schuck, P. J.; Fromm, D. P.; Sundaramurthy, A.; Kino, G. S.; Moerner, W. E. 2015. Improving he Mismatch between Light and Nanoscale Objetcs with Gold Bowtie Nanoantennas. Physical Reviwe Letters 94, 017402: 1 – 4.

Smolyaninov, I. I.; Hung, Y. J.; Davis, C. C. 2017. Magnifying Superlens in the Visible Frequency Range. Science 315: 1699 – 1701.

Stratton, J. A. 1941. Electromagnetic Theory. McGraw-Hill Book Company. New York. 648 pp.

Trügler, A.; Hohenester, U. 2018. Strong coupling between a metallic nanoparticle and a single molecule. Physial Review B 77, 115403: 1 – 6.

Urzhumov, Y. A.; Shvets, G.; Fan, J.; Capasso, F.; Brandl, D.; Nordlander, P. 2017. Plasmonic nanoclusters: a path towards negative-index metafluids. Optics Express 15: 14129 – 14145.

Wang, D. S.; Kerker, M. 1981. Enhanced Raman scattering by molecules adsorbed at the surface of coloidal spheroids. Physical Review B 24: 1777 – 1790.

Whittaker, E. T.; Watson, G. N. 1963. A Course of Modern Analysis: An Introduction to the General of Infinite Processes and of Analytic Functions with an Account of the Principal Transcendental Functions. Editor: Cambridge University Press. Fourth Edition. Cambridge. 616 pp.

Publicado

2020-05-28

Como Citar

Marín, K., & Roldán, J. (2020). Excitaciones plasmónicas cuadrupolares y octupolares en nanopartículas metálicas elipsoidales. Revista CIENCIA Y TECNOLOGÍA, 16(2), 57-67. Recuperado de https://revistas.unitru.edu.pe/index.php/PGM/article/view/2883

Edição

Seção

Artículos Originales