دینامیک گرمایی مواد نانو ترکیبی فلز- دی‏الکتریک تحت تحریک لیزر پالسی

دینامیک گرمایی نانو ذرات پخش شده در یک محیط دی‏الکتریک از دیدگاه فیزیکی بسیار حائز اهمیت است. به منظور بررسی دینامیک گرمایی این مواد تحت تاثیر لیزر پالسی مدلی ارائه می‏گردد که بر اساس تبادل انرژی در اجزائ مختلف محیط می‏باشد در حقیقت سازوکار انتقال انرژی در محیط دی‏الکتریک در تعیین دینامیک محیط بسیار حائز اهمیت است. مواد نانو ترکیبی شامل نانو ذرات فلزات نجیب محصور در یک دی‏الکتریک به علت خواص نوری خطی و غیر خطی منحصر به فردشان که ناشی از پدیده تشدید پلاسمای سطحی است مورد توجه گروه‏های مختلف قرار گرفته‏اند. دمای محیط می‏تواند بر اثر جذب انرژی نورانی تغییر کند. اما هنگامی که مشخصه ابعاد فضایی و زمانی نمونه به ترتیب قابل مقایسه با مسیر آزاد میانگین و زمان واهلش فونون‏ها باشد، مدل‏های کلاسیک انتقال انرژی در محیط که با توجه به معادله پخش فوریه داده می‏شود اعتبارشان را از دست می‏دهند. در این موارد باید از معادله بولتزمن استفاده شود. این معادله فقط برای حالات خاص با هندسه ساده قابل محاسبه است. در این تحقیق یک روش تقریبی دیگر موسوم به تقریب بالستیک- پخش (ballistic- diffusive) مورد استفاده قرار گرفته است. اساس این تقریب بر تقسیم فونون‏ها به دو بخش بالستیکی و پخش استوار است. همچنین بر خلاف تقریب فوریه در این روش برای فونون‏ها یک سرعت محدود در نظر گرفته می‏شود. با استفاده از این رهیافت و رهیافت فوریه، دینامیک گرمایی یک محیط تحت تابش لیزر پالسی مورد مطالعه قرار گرفته است. برای این کار ابتدا یک ذره تنها در نظر گرفته شد و سپس تاثیر ذرات دیگر روی دینامیک گرمایی محیط، با ارائه یک مدل مورد ارزیابی قرار گرفته است. محاسبات انجام شده در این تحقیق نشان داد که دینامیک گرمایی در این دو رهیافت می‏تواند متفاوت باشد. در حقیقت هنگامی که ابعاد مشخصه سیستم کوچکتر یا قابل مقایسه با پویش آزاد فونون‏ها در محیط باشد، دینامیک گرمایی به دست آمده از رهیافت بالستیک- پخش کند تر از مقادیر به دست آمده از رهیافت فوریه می‏باشد. در پایان با استفاده از دمای الکترونی‏ای که از تقریب بالستیک- پخش و فوریه به دست آمد تغییرات تابع دی‏الکتریک برای نانو ذرات نقره محاسبه شده، و سپس با استفاده از نظریه محیط موثر ماکسول- گرنت تغییرات تابع دی‏الکتریک را برای نانو ترکیب نقره محاسبه، و نتایج این دو رهیافت را بایکدیگر مورد مقایسه قرار دادیم.