محاسبه عددی فرکانس های تشدیدی برای نانوخوشه های پلاسمونیکی

به نوسان های دسته جمعی الکترون ها در سطح مشترک بین یک دی الکتریک و فلز پلاسمون سطحی می گویند. پلاسمون سطحی به علت کاربردهای مختلفی که دارد اخیراً، زمینه پژوهش بسیاری از محققان بوده است. پلاسمون های سطحی فقط در قطبش مغناطیسی عرضی (tm) نور می توانند تحریک شوند. هنگامی که فرکانس نوسان های پلاسمون سطحی (در مواد پلاسمونیکی مانند فلزات نجیب)، با فرکانس نور فرودی برابر باشد، پدیده تشدید روی داده که به آن تشدید پلاسمون سطحی می گویند. تشدید پلاسمون هنگامی روی می دهد که طول موج نور فرودی نسبت به ابعاد ماده پلاسمونیکی بسیار بزرگتر و همچنین قسمت حقیقی ثابت دی الکتریک فلز و محیط اطراف مختلف العلامت باشند. با ایجاد تشدید پلاسمون سطحی، میدان های قوی در اطراف نانوخوشه ها ایجاد شده که می تواند کاربردهای زیادی داشته باشد. میزان انرژی مرتبط با این تشدید به چیدمان، اندازه، شکل و محیطی (ضریب دی الکتریک) که نانوخوشه ها در آن قرار دارند وابسته است. در این پایان نامه با در نظر گرفتن انواع نانوخوشه های فلزی، به بررسی توزیع میدان و پراکندگی نور در نزدیکی های آن ها و نیز محاسبه فرکانس های تشدیدشان پرداخته و برای حل معادلات ماکسول از روش انتگرال های سطحی استفاده شده است. این روش بر پایه معادلات انتگرالی استراتون-چو بوده، که یک روش کلی حل معادلات ماکسول برای هر نوع شرایط مرزی است. در این مطالعه صرفاً از حالت دوبعدی و برای نانوخوشه های مشتمل بر سطح مقطع های نانوسیم ها (با هر مقطع دلخواه)، استفاده شده است. برای بررسی فرکانس تشدید نانوخوشه های کروی شکل، از روش هماهنگ های کروی برای محاسبه میدان در نزدیکی های نانوخوشه هایی که صرفاً کروی می باشد، نیز استفاده شده است. برای محاسبه فرکانس تشدید انواع نانوخوشه ها، متوسط اندازه میدان الکتریکی در داخل و اطراف نانوخوشه ها محاسبه گردید. فرکانس نوری که باعث بیشینه شدن این مقدار متوسط شد به عنوان فرکانس تشدید پلاسمون گزارش شده است. انواع نانوخوشه هایی از جنس طلا مشتمل بر نانوسیم هایی با مقطع دایروی تک، جفت، سه تایی، چهارتایی و بیضوی تک و همچنین نانوخوشه های سه جسمی کروی در آرایش های متساوی الاضلاع، تاخورده، و نامنظم مورد بررسی قرار گرفته و فرکانس های تشدید آن ها، محاسبه و گزارش گردیده است.