Читайте также:
|
ScatLab является программным обеспечением, разработанным Бажаном для выполнения электромагнитного рассеяния на основе классического моделирования теории Ми [43]. Мы использовали его для расчета свойств рассеяния Ag, Al, Cu, Pd, и Ti сферических наночастиц радиусом 𝑅 между 30 и 110 нм, и Ag/Ag2O, Al/Al2O3, Cu/Cu2O, Pd / PdO и Ti/TiO2 / ядро-оболочка сферических наночастиц, радиус 𝑅 ядра металла колеблется от 30 до 90 нм а толщина 𝑑 диэлектрической оболочки между 20 и 80 нм.
Представленные расчеты зафиксированы на длине волны λ0= 550 нм падающего излучения (центр видимой области спектра). Параметрами для каждого моделирования являются радиус 𝑅 ядра, толщина оболочки 𝑑, действительная часть среды индекс (воздух) показатель (𝑛𝑎), мнимая часть среды индекс (воздух) показатель (𝑘𝑎), реальная часть ядра металлической частицы основной показатель преломления (𝑛𝑚), мнимая часть металлической частицы основной показатель преломления (𝑘𝑚), реальная часть диэлектрической части индекс преломления (𝑛𝑑), мнимая часть диэлектрической части индекс преломления (𝑘𝑑). Для выбранной длины волны мы
использовать значения 𝑛𝑎= 1, 𝑘𝑎= 0, а для 𝑛𝑚, 𝑘𝑚, 𝑛𝑑, 𝑘𝑑 значения приведены в таблице 1 и
[44 -46]. В полученных параметрах мы говорим об интенсивности рассеяния 𝐼 (в произвольных единицах), как функции от угла рассеяния θ (в градусах) 𝐼 (θ) на полярных диаграммах и эффективности рассеяния 𝑄 SCATT. На полярных диаграммах, волновые воздействия от 180∘.
Примечание, очевидно, что всегда соблюдается условие 𝑅 + 𝑑 «λ0.
На рисунке 3 мы показываем полярные диаграммы с расчетной 𝐼 (θ) для Ag/Ag2O, Al/Al2O3, Cu/Cu2O, Pd / PdO и Ti/TiO2 ядро/оболочка сферических наночастиц с радиуса ядра металла
𝑅 = 30 нм и диэлектрической толщиной оболочки 𝑑 от 0 до 80 нм. В целом эффект увеличения 𝑑 зависит от отношения силы рассеивания света при 0∘ по отношению к интенсивности рассеяния света при 180∘. Что касается Ag/Ag2O NSPs: для 𝑅 = 30 нм и 𝑑 = 0нм, интенсивность рассеяния света при 180∘ немного выше, чем при 0∘; это противоположно случаю для 𝑅 = 30нм и 𝑑 = 20 нм; очень интересно складывается ситуация полученная для 𝑅 = 30нм и 𝑑 = 40 нм, где интенсивность рассеяния света при 0∘ примерно в 3 раза выше, чем интенсивность рассеяния света, при 180∘; такое явление усиливается для 𝑅 = 30 нм и 𝑑 = 60 нм и для 𝑅 = 30 нм и 𝑑 =80 нм. Что касается Al/Al2O3 NSPs: для 𝑅 = 30 нм и 𝑑 = 0нм, интенсивность рассеяния света, при 180∘ выше чем при 0∘ (больше для случая Ag/Ag2O NSPs); интенсивность изменяется так же, когда 𝑅 = 30нм и
𝑑 = 20 нм; и 𝑑 увеличивается до 40, 60 и 80 нм, сила рассеивания света при 0∘ становится выше, чем при 180∘ (особенно очевидно для 𝑑 = 80 нм). О Cu/Cu2O NSPs: очень похожи интенсивности рассеивания света при 0∘ и 180∘; интенсивность рассеяния света при 180∘ становится выше, чем при 0∘ для 𝑑 = 20, 40, 60 и 80 нм; эта ситуация является более выраженной для 𝑑 = 40 нм и менее выраженной для 𝑑 = 80 нм. Для Pd/PdO NSPs: при 𝑅 = 30 нм и 𝑑 = 0 нм, интенсивность рассеяния при 0∘ ниже, чем интенсивность света, рассеянного при 180 ∘, противоположная ситуация получается для 𝑑 = 20, 40, 60 и 80нм, при этом наблюдается особое повышение для 𝑑 = 60 нм. Наконец, для Ti/TiO2 NSPs: поведение аналогично поведению Pd/PdO NSPs, кроме случая
𝑑 =0 нм. В этом случае, для Ti/TiO2 NSPs интенсивности света, рассеянного при 0∘ и 180∘ примерно одинаковы.
На рисунке 4 показана расчетная эффективность рассеяния 𝑄 SCATT (вполулогарифмическом масштабе) для Ag/Ag2O, Al/Al2O3, Cu/Cu2O, Pd / PdO и Ti/TiO2 / ядро/оболочка сферической наночастицы с радиусом ядра металла 𝑅 = 30нм и толщиной диэлектрической оболочки 𝑑 от 0 до 80 нм. Помимо случая Ag/Ag2O NSPs, для других типов ядро/оболочка NSPs почти монотонный рост 𝑄 SCATT является функцией 𝑑. Для Ag/Ag2O NSPs, минимальное значение 𝑄 SCATT получается для 𝑑 = 40 нм а максимальное значением для 𝑑 = 80нм.
На рисунке 5 показаны полярные диаграммы с расчетными 𝐼 (θ) для Ag/Ag2O, Al/Al2O3, Cu/Cu2O, Pd / PdO и Ti/TiO2 ядро/оболочка сферических наночастиц с радиусом ядра металла
𝑅 = 50 нм и диэлектрической толщиной оболочки 𝑑 от 0 до 60 нм. Что касается Ag/Ag2O NSPs: для 𝑅 = 50 нм и 𝑑 = 0нм, интенсивность света, рассеянного при 180∘ немного выше чем при 0∘, это примерно то же самое, когда 𝑅 = 50 нм и 𝑑 = 20 нм; для 𝑅 = 50 нм и 𝑑 = 40 нм, интенсивность рассеянного света при 180∘ намного выше, чем что при 0∘, в то время как противоположная ситуация получается для 𝑅 = 50 нм и 𝑑 = 60 нм. Что касается Al/Al2O3 NSPs: для 𝑅 = 50 нм и 𝑑 = 0 нм, интенсивности света рассеянного при180∘ намного выше, чем при 0∘, это примерно то же самое, когда 𝑅 = 50 нм и 𝑑 = 20 нм; для 𝑅 = 50 нм и 𝑑 = 40 и 60 нм, интенсивность рассеянного света при 0∘ выше, чем при 180∘. Для Cu/Cu2O NSPs: для 𝑅 = 50 нм и 𝑑 = 0 нм, интенсивности рассеянного света при 0∘ и 180∘ сопоставимы, в то время как для 𝑅 = 50 нм и 𝑑 = 20 и 40 нм интенсивность рассеянного света при 0∘ намного выше, чем при 180∘; для 𝑅 = 50 нм и 𝑑 = 60 нм, интенсивность рассеянного света при 180 ∘ немного выше, чем при 0 ∘. Что касается Pd/PdO NSPs: для 𝑅 = 50 нм и 𝑑 = 0нм, интенсивность света, рассеянного при 180 ∘ выше, чем при 0∘, а противоположная ситуация для 𝑅 = 50нм и 𝑑 = 20 нм; для 𝑅 = 50 нм и 𝑑 = 40 и 60 нм, интенсивность рассеянного света при 0∘ намного выше, чем при 180 ∘. Наконец, для Ti/TiO2 NSPs: в то время как, для 𝑅 = 50 нм и 𝑑 = 0 нм интенсивности рассеянного света при 0∘ и 180∘ сопоставимы, для 𝑅 = 50 нм и 𝑑 = 20, 40 и 60 нм интенсивность рассеянного света при 0∘ намного выше, чем при 180∘.
На рисунке 6 показана расчетная эффективность рассеяния 𝑄 SCATT (в полулогарифмическом масштабе) для Ag/Ag2O, Al/Al2O3, Cu/Cu2O, Pd / PdO и Ti/TiO2 ядро/оболочка сферических наночастицы радиус ядра металла 𝑅 = 50 нм и толщиной диэлектрической оболочки 𝑑 от 0 до 60 нм. В случае Al/Al2O3 и Ti/TiO2 NSPs, 𝑄 SCATT монотонно возрастает с увеличением 𝑑, для NSPs Ag/Ag2O и Pd / PdO он представляет максимальное значение при 𝑑 = 20 нм и минимальным при 𝑑 = 40 нм; для Cu/Cu2O NSPs он представляет минимум при 𝑑 = 20 нм и максимум для
𝑑 = 40нм.
На рисунке 7 показаны расчетные полярные диаграммы 𝐼 (θ) для Ag/Ag2O, Al/Al2O3, Cu/Cu2O,
Pd / PdO и Ti/TiO2 ядро/оболочка сферических наночастиц с радиусом ядра металла 𝑅 = 70 нм и толщиной диэлектрической оболочки 𝑑 от 0 до 40 нм. Что касается Ag/Ag2O NSPs: для 𝑅 = 70 нм и 𝑑 = 0 нм, интенсивность света, рассеянного при 180 ∘ немного выше чем при 0∘; для 𝑅 = 70 нм и 𝑑 = 20 и40 нм, значительно выше. Что касается Al/Al2O3 NSPs: для 𝑅=70 нм и 𝑑 = 0 нм, интенсивности света рассеянного при 180 ∘ выше, чем при 0∘, в то время как они сопоставимы для 𝑅 = 70 нм и 𝑑 = 20 нм; для 𝑅 = 70 нм и 𝑑 = 40 нм, интенсивность света, рассеянного при 180∘ ниже, чем при 0∘. Для Cu/Cu2O NSPs: для 𝑅 = 70 нм и 𝑑 = 0 нм, интенсивность света, рассеянного
при 180 ∘ несколько ниже, чем при 0 ∘, в то время как для 𝑅 = 70 нм и 𝑑 = 20, 40 нм, что значительно ниже, чем при 0∘. Что касается NSPs Pd / PdO: для 𝑅 = 70 нм и 𝑑 = 0 нм, интенсивность света, рассеянного при 180∘ несколько выше, при 0∘, в то время как для 𝑅 = 70 нм
и 𝑑 = 20 и 40 нм, что значительно ниже, чем при 0∘. Наконец, Ti/TiO2 NSPs: для 𝑅 = 70 нм и 𝑑 = 0 нм, интенсивность света, рассеянного при 180 ∘ является несколько ниже, чем при 0∘, в то время как для 𝑅 = 70 нм и 𝑑 = 20 и 40 нм, ниже, чем рассеивание при 0∘.
На рисунке 8 показана расчетная эффективность рассеяния 𝑄 SCATT (в полулогарифмическом масштабе) для Ag/Ag2O, Al/Al2O3, Cu/Cu2O, Pd/PdO и Ti/TiO2 ядро/оболочка сферических наночастиц с радиусом ядра металла 𝑅 = 70 нм и толщиной диэлектрической оболочки 𝑑 от 0 до 40 нм. Что касается Ag/Ag2O NSPs, 𝑄 SCATT монотонно убывает при увеличении 𝑑. относительно Al/Al2O3 NSPs монотонно возрастает, когда 𝑑 увеличивается. О Cu/Cu2O NSPs,
𝑄 SCATT уменьшается при 𝑑 изменяющемся от 0 до 20 нм и увеличивается, когда 𝑑 увеличивается от 20 до 40 нм. Для Pd/PdO и Ti/TiO2 NSPs постоянная с 𝑑.
На рисунке 9 показаны полярные диаграммы 𝐼 (θ) для Ag/Ag2O, Al/Al2O3, Cu/Cu2O, Pd/PdO и Ti/TiO2 ядро/оболочка сферических наночастиц с радиусом ядра металла 𝑅 = 90 нм и толщиной диэлектрической оболочки 𝑑 от 0 до 20 нм. Для Ag/Ag2O NSPs: для 𝑅=90 нм и 𝑑=0 нм, интенсивности света, рассеянного под углами 0 ∘ и 180 ∘ являются сопоставимыми, а для 𝑅 = 90 нм и 𝑑 = 20 нм, интенсивность света, рассеянного под углом 0 ∘ намного выше, чем при 180 ∘. Что касается Al/Al2O3 NSPs: для 𝑅 = 90 нм и 𝑑 = 0 нм, интенсивность света, рассеянного под углом 180∘ выше, чем при 0∘, а для случая 𝑅 = 90 нм и 𝑑 = 20 нм - наоборот. О Cu/Cu2O NSPs: для
𝑅 = 90 нм и 𝑑 = 0 нм, интенсивность света рассеянного под углом 180 ∘ выше, чем под углом 0 ∘, и эта разница усиливается для 𝑅 = 90 нм и 𝑑 = 20 нм. Подобное поведение и для Pd / PdO и Ti/TiO2 NSPs.
На рисунке 10 показана расчетная эффективность рассеяния 𝑄 SCATT (в полулогарифмическом масштабе) для Ag/Ag2O, Al/Al2O3, Cu/Cu2O, Pd/PdO и Ti/TiO2 ядро/оболочка сферических наночастиц с радиусом ядра металла 𝑅 = 90 нм и толщиной диэлектрической оболочки 𝑑 от 0 до 20 нм. 𝑄 SCATT является самой высокой при постоянной 𝑑, для Ag/Ag2O NSPs. Более низкие значения получены для Al/Al2O3 NSPs. Более низкие значения получены для Pd / PdO и Ti/TiO2 NSPs. Для Cu/Cu2O NSPs, значение 𝑄 SCATT сравнимо с тем, что получено для Al/Al2O3 и Pd / PdO NSPs для 𝑑 = 0 нм, в то время как его значение является минимальным вариантом для 𝑑 = 20 нм.
На рисунке 11 показаны полярные диаграммы с расчетной 𝐼 (θ) для Ag/Ag2O, Al/Al2O3, Cu/Cu2O, Pd / PdO и Ti/TiO2 ядро/оболочка сферических наночастиц с радиусом ядра металла 𝑅 = 110 нм и толщиной диэлектрической оболочки 𝑑 = 0 нм. В любом случае, интенсивность рассеянного света под углом 0∘ выше, чем под углом 180∘.
На рисунке 12 показана расчетная эффективность рассеяния 𝑄 SCATT (в полулогарифмическом масштабе) для Ag/Ag2O, Al/Al2O3, Cu/Cu2O, Pd/PdO и Ti/TiO2 ядро/оболочка сферических наночастиц с радиусом ядра металла 𝑅 = 110 нм и толщиной диэлектрической оболочки 𝑑 = 0 нм. Самая высокая для Ag/Ag2O NSPs. Затем она понижается для Al/Al2O3, Cu/Cu2O, Pd/PdO и Ti/TiO2 NSPs.
Заключение
В заключение, в этой работе мы сообщим теоретические результаты интенсивности и эффективности рассеяния света зависящих от угла рассеяния для Ag/Ag2O, Al/Al2O3, Cu/Cu2O, Pd/PdO и Ti/TiO2 ядро/оболочка NPs, радиус ядра металла увеличивается от 30 до 110 нм, и толщина диэлектрической оболочки - 0 до 80 нм. При различных геометрических условиях были рассчитаны 𝐼 (θ) и эффективность рассеяния 𝑄 SCATT и они могут быть сравнены для различных наночастиц ядро/оболочка для другой комбинации размеров ядра и оболочки. Сочетание 𝐼 (θ) и
𝑄 SCATT, для металл/диэлектрик ядро/ оболочка NPs может быть выбрано для конкретного приложения с участием конкретных свойств рассеяния системы. Кроме того, наш подход широко применим. Аналогичное моделирование может быть выполнено, в теории Ми, для однородных или слоистых частиц любых материалов встроенных на любом носителе.
Дата добавления: 2014-12-19; просмотров: 37 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |