混合介质-等离子体二体聚体的电磁散射

我们考虑 $\mathbb{R}^3$ 中由混合介质-等离子体二体聚集体引起的时间调和电磁散射。每个二体由一个高置信 dielectric 纳米粒子和一个中等置信等离子体纳米粒子组成，这两个粒子之间相隔亚波长距离。该聚集体被假设为包含许多此类二体，其尺寸 $a$ 小于波长，其中二体内尺寸和二体间尺寸分别按 $a^{t_1}$ 和 $a^{t_2}$ 比例缩放，且频率调谐至适当的电荷和磁化本威塔尔算子在参考形状上的相应本维谱。 在这些几何、置信和谱假设下，我们推导出 Foldy--Lax 类型近似的 Maxwell 系统。我们表明散射场及其远场场域可依据每个二体附带的四个矩进行渐近展开，这些矩求解一个显式的有限维线性系统。我们在置信和二体密度的定量小条件下证明了该系统的可逆性，并获得了随二体数目统一的误差估计。通过提取主导分量，我们进一步表明每个混合二体在主导阶上表现为由局部场驱动的共定位电磁偶极子，并确定了相应的 $6\times 6$ 极化矩阵。这提供了一个适用于快速前向仿真、逆问题求解以及有效介质描述输入的混合二体聚集体离散模型。特别是，它表明混合二体聚集体可以在特定参数区间产生（双）负有效介电常数和磁导率以及双各向异性本构关系，最终实现超声媒体。