הבנת התכונות האופטיות של nanostructures חיוני עבור מהנדסים עובדים בתחומים כגון פוטוניקה, מדעי חומרים וננוטכנולוגיה. מאמר זה מספק מסגרת מעשית לחשב את התכונות האלה ביעילות, המאפשר עיצוב טוב יותר וניתוח של חומרים ננו-מבנים.

מושגים בסיסיים

ננו מבנים אינטראקציה עם אור בדרכים מורכבות, כולל ספיגה, פיזור ופליטה.אינטראקציות אלה תלויות בגודל, צורה, הרכב חומרי וסביבתה הסובבת. חישובים דורשים הבנה של גורמים אלה וליישם מודלים מתאימים.

שיטות משותפות

שיטות רבות משמשות כדי לחשב תכונות אופטיות, כל אחד מתאים לתרחישים שונים:

  • (FLT:0) Finite-Difference Time-Domain (FDTD): טכניקה מספרית שמפתורה את המשוואות של מקסוול בתחום הזמן, המתאימה לגיאמטריות מורכבות.
  • (ד"א):0 (הההתמדה של דיפול) (DDA): מודלי ננו-מבנה:1 (DDA): מחסנים:1-FLT:1 מודלים ננו-מבנה כמערך של נקודות מקוטבות, יעילות עבור חלקיקים קטנים.
  • שיטת היסוד (BEM): ⁇ 1 (FLT:0) מתמקדת באינטראקציות פנים, שימושית חלקיקים עם גבולות מוגדרים היטב.
  • (ב) ,0) ,אוריות בינוניות: נספח 1: 1), נספח 1), תגובה אופטית של חומרים מורכבים על ידי תכונות של גידול.

צעדים מעשיים

כדי לחשב תכונות אופטיות, בצע את השלבים הבאים:

  • לזהות את הגיאומטריה והנכסים החומריים של ננוור.
  • בחר שיטה חישובית מתאימה המבוססת על גודל ומורכבות.
  • הגדר את הפרמטרים של סימולציה, כולל טווח גל ותנאי גבול.
  • הפעל סימולציות כדי לקבל פיזור, ספיגה, ואת הכחדת ספקטרה.
  • ניתוח תוצאות כדי ליידע החלטות עיצוב או מחקר נוסף.

כלים ומשאבים

חבילות תוכנה מסוימות מאפשרות חישובים אופטיים של נכסים:

  • פתרונות FDTD
  • DDSCAT עבור סימולציות DDA
  • MNPBEM Toolbox for BEM
  • קוד פתוח כמו MEEP ו- SCUFF-EM