10181

طراحي پراكنده كننده نانومقياس با دوناهمسانگردي خالص مبتني بر نانوذرات پلاسمونيك براي كاربرد در انبرك هاي نوري و متاسطح هاي غيرمتقابل

كارشناسي

مهندسي برق

1404

علي عبدالعالي

اميرسامان نورامين

1404/08/22

برق

Design of purely bianistotropic plasmonic scatterer for optical tweezer applicactions

در اين پژوهش، طراحي و تحليل يك پراكنده‌كنندهٔ نانومقياس مبتني بر نانوذرات پلاسمونيك با هدف دستيابي به ناهمسانگردي خالص و ايجاد پاسخ غيرمتقابل نوري مورد بررسي قرار گرفته است. ناهمسانگردي خالص زماني رخ مي‌دهد كه بين قطبش‌هاي الكتريكي و مغناطيسي يك ساختار نانومقياس، جفت‌شدگي متقابل و كنترل‌پذيري كامل برقرار باشد، به‌گونه‌اي كه رفتار پراكندگي در يك جهت حذف و در جهت ديگر تقويت شود. اين ويژگي، نقش مهمي در طراحي متاسطح‌هاي غيرمتقابل و كنترل نيروهاي نوري در مقياس نانو ايفا مي‌كند .در بخش نظري، با استفاده از معادلات ماكسول و روابط ليپمن–شوينگر، ميدان‌هاي پراكنده و پارامترهاي قطبش‌پذيري الكتريكي، مغناطيسي و متقابل استخراج شدند. سپس با بهره‌گيري از مدل دو‌قطبي و تحليل روابط Onsager–Casimir، شرايط تحقق ناهمسانگردي خالص و حالت‌هاي مختلف كركر (Kerker conditions) بررسي گرديد. نتايج نشان داد كه در حالت تعادل خاص بين مؤلفه‌هاي دو‌قطبي، پراكندگي در جهت جلو حداكثر و در جهت عقب صفر مي‌شود. در بخش عددي، با استفاده از نرم‌افزار FDTD Lumerical، طراحي‌هاي مختلف شامل ذرات بيضوي و جفت‌نانو‌رادهاي پلاسمونيك شبيه‌سازي شدند. نتايج نشان داد كه در طول‌موج حدود 510 نانومتر، ساختار طراحي‌شده داراي پاسخ ناهمسانگردي خالص با رفتار غيرمتقابل نوري است و علاوه بر آن، رزونانس فانو نيز در همان ناحيه مشاهده گرديد .اين يافته‌ها نشان مي‌دهد كه تركيب نانوذرات پلاسمونيك و طراحي مناسب ساختارهاي دو‌قطبي مي‌تواند مسير تازه‌اي براي ساخت متاسطح‌هاي هوشمند، انبرك‌هاي نوري دقيق و سامانه‌هاي كنترل نور در مقياس نانو فراهم آورد.