金纳米颗粒悬浮液射频吸收的物理极限研究
经典物理
2017-04-05 v2 介观与纳米尺度物理
摘要
本文研究了金纳米颗粒悬浮液中射频吸收的物理极限。考虑一个典型的球形几何构型：由胶体金纳米颗粒组成的球形悬浮液，其特征为任意无源介电材料，并浸没在任意有耗介质中。定义了相对加热系数及相应的最优近场激励，并考虑了周围介质的趋肤效应。对于小颗粒悬浮液，最优激励为电偶极子场，可方便地获得其显式渐近表达式。随后证明，使球形悬浮液内部吸收最大化的最优介电常数函数，是相对于周围有耗介质的共轭匹配。对于由弱电解质溶液构成的周围介质，该最优共轭匹配可方便地在单一频率下实现，例如，通过调节与电泳颗粒加速机制对应的 Drude 模型参数。因此，该共轭匹配亦可视为实现了最优等离激元共振。最后，采用凸优化方法研究在有限带宽内逼近所需共轭匹配的无源材料的可实现性。讨论了所提方法与广义 Mie 理论及超材料近似的关系。文中包含数值算例，以说明在微波频段的实际场景中加热的最终潜力。
引用
@article{arxiv.1608.06512,
title = {On the physical limitations for radio frequency absorption in gold nanoparticle suspensions},
author = {Sven Nordebo and Mariana Dalarsson and Yevhen Ivanenko and Daniel Sjöberg and Richard Bayford},
journal= {arXiv preprint arXiv:1608.06512},
year = {2017}
}