快速电子对大球形纳米颗粒动量转移的电动力学

高亥夫扫描透射电子显微镜中产生的聚焦电束提供了一种强大的探测与纳米尺度物质操控途径。尽管swift电子与纳米颗粒之间的线性动量转移已在理论和实验中被研究，但后续分析表明，若采用非因果介电函数或数值收敛不足，将导致动量转移出现不合理的符号反转。本文推导解析表达式，构建一种数值高效的电动力学框架，用于计算完全因果、局部介电响应下孤立球形纳米颗粒受swift电子施加的线性动量。我们将该框架应用于直径 50 nm 的大型纳米颗粒，显式解析线性动量转移在整个频率域中的谱密度。使用 aluminum 和 bismuth的因果介电函数，我们分析了电子速度、冲击参数以及材料特有的共振作用。我们发现，当强制采用因果性和完整多极收敛时，所考虑的所有纳米颗粒受到的净横向线性动量仍指向电子轨迹，尽管个别电场和磁场贡献存在材料依赖的符号变化。这与早期理论预测的净排斥行为相对，表明除了本文所述的孤立、局部描述之外，还需要额外的物理机制才能解释实验中观察到的排斥现象。本工作建立了稳健的动量转移计算参考框架，提供了与电子束纳米尺度操控相关的定量基准。