Рассеяние света и поверхностные плазмоны на малых сферических частицах

Рассеяние света малыми частицами имеет долгую и интересную историю в физике. Тем не менее оно продолжает удивлять новыми научными результатами и приложениями. К ним относятся новые открытия, такие как новые плазмонные эффекты, а также захватывающие теоретические и экспериментальные разработки, включая оптическое захватывание, аномальное рассеяние света, оптические пинцеты, наноспазеры и новые аспекты и реализации резонансов Фано. Это привело к появлению важных новых приложений, в том числе в биомедицинской области и в методах детектирования на уровне отдельных молекул. Кроме того, существует множество потенциальных будущих применений в оптических устройствах и технологиях солнечной энергетики. В настоящем обзоре рассматриваются фундаментальные аспекты рассеяния света малыми сферическими частицами с акцентом на феноменологические подходы и новые разработки в этой области. Взаимодействие света с малыми сферическими частицами уже давно представляет интерес для исследователей. Действительно, понимание многих природных явлений, включая радуги и солнечную корону, требует знания поведения света в подобных условиях. Сяофэн Фань и его коллеги из Цзилиньского университета в Китае и Национальной лаборатории Оук-Ридж в США представили обзор физики и приложений, связанных с взаимодействием света с малыми сферическими частицами. Исследователи описывают, как теория Ми может использоваться для описания оптического рассеяния малыми диэлектрическими частицами, а в случае металлических частиц — как свет возбуждает поверхностные плазмоны, формируя оптический отклик с асимметричными резонансами Фано. В особом случае, когда металлические частицы окружены оптической усиливающей средой, плазмоны могут усиливаться; полученное устройство называют «спазером».