三维弹性纳米棒中的表面极化激元共振及其曲率集中效应
数学物理
2025-12-22 v1 math.MP
摘要
本文研究了具有纳米棒几何结构的三维弹性超材料中的表面极化激元共振(SPR)。主要动机是通过各向异性几何设计超越准静态近似对SPR施加的物理限制。分析归结为分析定义在纳米棒边界上的矩阵值弹性Neumann-Poincaré (NP)算子的谱性质。我们开发了新颖的分析技术，并对弹性层势算子进行了严格的渐近分析，该算子特别适用于高度各向异性结构。在此框架内，我们推导了准静态条件下散射场的精确渐近公式。对这些表达式的深入分析得出了显式的共振条件，该条件精巧地联系了三个基本参数：弹性材料参数、波频率和纳米棒几何形状。此外，我们刻画了这些参数与共振场相关能量爆发率之间的内在关系。该分析明确建立了纳米棒末端处尖锐的曲率集中效应，此处场增强局部最大化。我们的工作为通过各向异性几何工程利用弹性SPR提供了严格的理论基础，对传感、波聚焦和超材料应用具有重要意义。
引用
@article{arxiv.2512.17513,
title = {On surface polariton resonance and its curvature concentration effects from 3D elastic nanorods},
author = {Youjun Deng and Hongyu Liu and Wanjing Tang and Guang-Hui Zheng},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.17513},
year = {2025}
}