RSS-ленты
РусскийEnglish
Выпуск 12, 2024
Том год страница
Выпуски Авторы PACS Подписчикам Для авторов

Выпуски

 / 

2022

 / 

Январь

←  →

Обзоры актуальных проблем


Резонансное рассеяние электромагнитных волн малыми металлическими частицами: новый взгляд на старую проблему

 а, б, в, г,  д
а Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Физический факультет, Ленинские горы 1 стр. 2, Москва, 119991, Российская Федерация
б Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" Инженерно-физический институт биомедицины, Каширское шоссе 31, Москва, 115409, Российская Федерация
в Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук, ул. Вавилова 38, Москва, 119991, Российская Федерация
г Yamaguchi University, 1677-1, Yoshida, Yamaguchi City, Yamaguchi, 753-8511, Japan
д School of Engineering and Information Technology, University of New South Wales, PO Box 7916, Canberra, 2610, Australia

Обзор посвящён обсуждению новых (и часто неожиданных) аспектов старой проблемы упругого рассеяния света малыми металлическими частицами, размер которых меньше толщины скин-слоя или сопоставим с ней. Основное внимание уделяется выяснению физических основ этих новых аспектов. Показано, что в ряде практически важных случаев рассеяние света такими частицами, несмотря на их малость, может не иметь почти ничего общего с рэлеевским. Детально обсуждается так называемое аномальное рассеяние и поглощение, а также резонансы Фано, в том числе направленные, наблюдающиеся только в малом телесном угле. Обзор содержит математическое дополнение, включающее сводку основных результатов теории Ми и обсуждение некоторых общих свойств коэффициентов рассеяния. Помимо чисто академического интереса рассматриваемые явления могут найти широкое применение в биологии, медицине, фармацевтике, генной инженерии, визуализации сверхмалых объектов, спектроскопии сверхвысокого разрешения, системах передачи, записи и обработки информации и многих других приложениях и технологиях.

Текст pdf (2,1 Мб)
English fulltext is available at DOI: 10.3367/UFNe.2021.01.038924
Ключевые слова: резонансы Ми, резонансы Фано, субволновая оптика, наночастицы
PACS: 42.25.Fx, 42.70.−a, 78.67.−n (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2021.01.038924
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2022/1/c/
000788597000003
2-s2.0-85123091671
2022PhyU...65...40T
Цитата: Трибельский М И, Мирошниченко А Е "Резонансное рассеяние электромагнитных волн малыми металлическими частицами: новый взгляд на старую проблему" УФН 192 45–68 (2022)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Поступила: 17 августа 2020, доработана: 22 января 2021, 29 января 2021

English citation: Tribelsky M I, Miroshnichenko A E “Resonant scattering of electromagnetic waves by small metal particles” Phys. Usp. 65 40–61 (2022); DOI: 10.3367/UFNe.2021.01.038924

Список литературы (104) ↓ Статьи, ссылающиеся на эту (18) Похожие статьи (20)

  1. Kerker M The Scattering of Light and Other Electromagnetic Radiation (Amsterdam: Elsevier Science, 2013)
  2. Mie G Ann. Physik 25 377 (1908)
  3. Bohren C F, Huffman D R Absorption and Scattering of Light by Small Particles (Weinheim: Wiley-VCH Verlag, 1998)
  4. Born M, Wolf E Principles of Optics: Electromagnetic Theory of Propagation, Interference and Difraction of Light (Cambridge: Cambridge Univ. Press, 2013, 2013), §13.5; Борн М, Вольф Э Основы оптики (М.: Наука, 1973), §13.5
  5. Eaton N Vistas Astron. 27 111 (1984)
  6. Krasnok A E et al Opt. Express 20 20599 (2012)
  7. Chattaraj S, Madhukar A J. Opt. Soc. Am. B 33 2414 (2016)
  8. Chaâbani W et al ACS Nano 13 4199 (2019)
  9. Staude I, Pertsch T, Kivshar Y S ACS Photon. 6 802 (2019)
  10. Wriedt T Part. Part. Syst. Charact. 15 67 (1998)
  11. Kerker M Aerosol Sci. Technol. 1 275 (1982)
  12. Kelly K L et al J. Phys. Chem. B 107 668 (2003)
  13. Wriedt T The Mie Theory: Basics and Applications (Eds W Hergert, T Wriedt) (Berlin: Springer, 2012) p. 53-71
  14. Kuznetsov A I et al Science 354 6314 (2016)
  15. Tzarouchis D, Sihvola A Appl. Sci. 8 184 (2018)
  16. Agranovich V, Gartstein Y Metamaterials 3 1 (2009)
  17. Merin R Proc. Natl. Acad. Sci. USA 106 1693 (2009)
  18. Климов В В Наноплазмоника (М.: Физматлит, 2009); Klimov V V Nanoplasmonics (Boca Raton, FL: CRC Press, 2013)
  19. Luk'yanchuk B et al Nat. Mater. 9 707 (2010)
  20. Rahmani M Small 10 576 (2013)
  21. Strutt H J W Philos. Mag. 41 274 (1871)
  22. Strutt H J W Philos. Mag. 41 447 (1871)
  23. Ландау Л Д, Лифшиц Е М Электродинимика сплошных сред (М.: Наука, 1982), §§ 8, 80, 84, 92, 105
  24. Ландау Л Д, Лифшиц Е М Теория поля (М.: Физматлит, 2006), § 67
  25. Ландау Л Д, Лифшиц Е М Квантовая механика. Нерелятивистская теория (М.: Наука, 1989), Гл. XXVII
  26. Tribelsky M I Europhys. Lett. 104 34002 (2013)
  27. Bohren C F Am. J. Phys. 51 323 (1983)
  28. Трибельский М И ЖЭТФ 86 915 (1984); Tribel'skii M I JETP 59 534 (1984)
  29. Tribelsky M I, Luk'yanchuk B S Phys. Rev. Lett. 97 263902 (2006)
  30. Brynkin Y A, Tribelsky M I Phys. Rev. A 100 013834 (2019)
  31. Tribelsky M I Europhys. Lett. 94 14004 (2011)
  32. Лукьянчук Б С, Трибельский М И "Аномальное рассеяние света малыми частицами и обратная иерархия оптических резонансов" Памяти М.Н. Либенсона. Сборник воспоминаний и статей (Под ред. Д И Раскина, Е Б Яковлева, Г Д Шандыбиной) (СПб.: ГУ ИТМО, 2005) с. 101-117
  33. Wang Z et al Phys. Rev. B 70 035418 (2004)
  34. Bashevoy M, Fedotov V, Zheludev N Opt. Express 13 8372 (2005)
  35. Luk'yanchuk B et al 2008 IEEE Photonics Global, Singapore (Piscataway, NJ: IEEE, 2008) p. 14
  36. Tribelsky M I, Luk'yanchuk B S Fundamentals of Laser-Assisted Micro- and Nanotechnologies (Berlin: Springer, 2014) p. 125-146
  37. Svyakhovskiy S E, Ternovski V V, Tribelsky M I Opt. Express 27 23894 (2019)
  38. Tribelsky M I, Miroshnichenko A E Phys. Rev. A 100 053824 (2019)
  39. Canós Valero A et al Laser Photonics Rev. 15 2100114 (2021)
  40. Chen S-W, Li J-H Opt. Express 25 8950 (2017)
  41. Shore R A IEEE Antennas Propag. Mag. 57 69 (2015)
  42. Garg S, Venkatapathi M J. Opt. 19 075603 (2017)
  43. Hasegawa K, Rohde C, Deutsch M Opt. Lett. 31 1136 (2006)
  44. Li R et al Nanotechnology 26 505201 (2015)
  45. Fleury R, Soric J, Alu A Phys. Rev. B 89 045122 (2014)
  46. Ruan Z, Fan S Phys. Rev. Lett. 105 013901 (2010)
  47. Лукьянчук Б С, Трибельский М И, Терновский В В Оптический журн. 73 (6) 7 (2006)
  48. Luk`yanchuk B et al J. Opt. A 9 S294 (2007)
  49. Lukyanchuk B et al J. Phys. Conf. Ser. 59 234 (2007)
  50. Herlofson N Arkiv Fysik 3 247 (1951)
  51. Kaiser T, Closs R Lond. Edinb. Dublin Philos. Mag. J. Sci. 43 1 (1952)
  52. Closs R, Clegg J, Kaiser T Lond. Edinb. Dublin Philos. Mag. J. Sci. 44 313 (1953)
  53. Baffou G, Quidant R, Garcìa de Abajo F J ACS Nano 4 709 (2010)
  54. Skirtach A G et al Nano Lett. 5 1371 (2005)
  55. Han G et al NanoBiotechnology 3 40 (2007)
  56. Brigger I, Dubernet C, Couvreur P Adv. Drug Deliv. Rev. 54 631 (2002)
  57. Huang X et al Lasers Med. Sci. 23 217 (2007)
  58. Anderson R, Parrish J Science 220 524 (1983)
  59. Pan L, Bogy D B Nat. Photon. 3 189 (2009)
  60. Luk'yanchuk B S et al New J. Phys. 14 093022 (2012)
  61. Tribelsky M I et al Phys. Rev. X 1 021024 (2011)
  62. Tribelsky M I, Fukumoto Y Biomed. Opt. Express 7 2781 (2016)
  63. Kraus J D, Marhefka R J Antennas for All Applications (New York: Academic Press, 2002)
  64. Balanis C A Antenna Theory: Analysis and Design (New York: John Wiley and Sons, 2016)
  65. Miroshnichenko A E, Tribelsky M I Phys. Rev. Lett. 120 033902 (2018)
  66. Miller O D et al Opt. Express 24 3329 (2016)
  67. Ruan Z, Fan S Phys. Rev. A 85 1 (2012)
  68. Tretyakov S Plasmonics 9 935 (2014)
  69. Palik E D (Ed.) Handbook of Optical Constants of Solids (San Diego: Academic Press, 1998)
  70. Wood R W Proc. Phys. Soc. Lond. 18 269 (1902)
  71. Rayleigh J W S Proc. R. Soc. Lond. A 79 399 (1907)
  72. Beutler H Z. Phys. 93 177 (1935)
  73. Fano U Nuovo Cimento 12 154 (1935); Fano U cond-mat/0502210
  74. Fano U Phys. Rev. 124 1866 (1961)
  75. Fano U Current Contents 27 8 (1977)
  76. Clark C W A Century of Excellence in Measurements, Standards, and Technology (Ed. D R Lide) (Boca Raton, Fl.: CRC Press, 2001) p. 116-119
  77. Berry R S, Inokuti M, Rau A R P Biographical Memoirs of Fellows of the Royal Society 58 55 (2012)
  78. Miroshnichenko A E, Flach S, Kivshar Y S Rev. Mod. Phys. 82 2257 (2010)
  79. Tribelsky M I, Miroshnichenko A E, Kivshar Y S Europhys. Lett. 97 44005 (2012)
  80. Зельдович Я Б ЖЭТФ 33 1531 (1958); Zel'dovich Ia B JETP 6 1184 (1958)
  81. Miroshnichenko A E et al Nat. Commun. 6 1 (2015)
  82. Ospanova A K, Stenishchev I V, Basharin A A Laser Photonics Rev. 12 1800005 (2018)
  83. Yang Y, Bozhevolnyi S I Nanotechnology 30 204001 (2019)
  84. Zurita-Sánchez J R Phys. Rev. Res. 1 033064 (2019)
  85. Savinov V et al Commun. Phys. 2 69 (2019)
  86. Baryshnikova K V et al Adv. Opt. Mater. 7 1801350 (2019)
  87. Gupta M, Singh R Rev. Phys. 5 100040 (2020)
  88. Li Y et al Nanophotonics 9 3575 (2020)
  89. Ruppin R Phys. Rev. B 11 2871 (1975)
  90. Ruppin R J. Opt. Soc. A 71 755 (1981)
  91. Tribelsky M I et al Phys. Rev. Lett. 100 043903 (2008)
  92. Miroshnichenko A E et al Opt. Photon. News 19 (12) 48 (2008)
  93. Tribelsky M I et al Phys. Rev. B 94 121110 (2016)
  94. Mishchenko M Light Scattering by Nonspherical Particles: Theory, Measurements, and Applications (San Diego: Academic Press, 2000)
  95. Papasimakis N et al Nat. Mater. 15 263 (2016)
  96. Kildishev A V, Boltasseva A, Shalaev V M Science 339 1232009 (2013)
  97. Yu M, Capasso F Nat. Mater. 13 139 (2014)
  98. Cui T J et al Light Sci. Appl. 3 e218 (2014)
  99. Kabashin A V et al Adv. Funct. Mater. 29 1902692 (2019)
  100. Feng T et al Phys. Rev. Appl. 13 021002 (2020)
  101. Maheu B, Gouesbet G, Grehan G J. Opt. 19 59 (1988)
  102. Gouesbet G, Grehan G, Maheu B J. Opt. 19 35 (1988)
  103. Nieminen T, Rubinsztein-Dunlop H, Heckenberg N J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf. 79-80 1005 (2003)
  104. Abramowitz M, Stegun I A, Romer R H Am. J. Phys. 56 958 (1988)
© Успехи физических наук, 1918–2024
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение