Анотація до роботи:

Куліш Вол.В. Оптичні властивості малих металевих оболонок різної форми. - Рукопис. - Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.07 - фізика твердого тіла. Інститут фізики НАН України, Київ, 2005.

Дисертацію присвячено дослідженню отриманих у одноелектронному наближенні оптичних властивостей малих неоднорідних кластерів з металевою оболонкою (вклад оболонки у оптичні властивості кластера є домінуючим) – нанооболонок та металевих нанотрубок.

Для тонкої металевої оболонки у формі сфери, циліндру та витягнутого еліпсоїда обертання вперше знайдено хвильову функцію електрона, спектр його енергій і хвильових чисел, а також матричні елементи відповідних оптичних переходів.

Вперше знайдено класичну (без урахування квантових ефектів) оптичну провідність металевих оболонок трьох вищезгаданих геометрій. Встановлено суттєву залежність оптичних властивостей від поляризації світла, що падає на оболонку (для несиметричних оболонок) та від форми оболонки.

Вперше знайдено поправки до оптичної провідності, що враховують квантові ефекти (дискретність електронного спектру) для трьох вищеназваних геометрій оболонки. Встановлено осцилюючий характер залежності цих поправок від частоти світла, що падає на оболонку.

Проведено узагальнення використаних для трьох геометрій малої оболонки схем обчислення провідності у єдину схему. Ця схема може бути також застосована для оболонки у формі еліптичного циліндра та сплюснутого еліпсоїда обертання.

1. Для сферичної, циліндричної і еліпсоїдальної металевих нанооболонок встановлено енергетичний спектр та хвильові функції електрона у оболонці, а також матричні елементи оптичних переходів. З’ясовано умови, при яких у вказаних випадках задача зводиться до квазіодновимірної.

2. Вперше отримані аналітичні залежності класичної оптичної провідності (яка визначає електричне поглинання) малих неоднорідних кластерів з металевою оболонкою у формі сфери, циліндра та еліпсоїда обертання від частоти світла, що падає на оболонку, енергії Фермі металу оболонки та розмірів оболонки. Граничні переходи до відомих випадків (суцільний металевий кластер) підтверджують справедливість отриманих результатів.

3. Показано, що оптичні властивості малих металевих оболонок відрізняються від відповідних властивостей суцільних малих металевих кластерів – квантові ефекти стають більш суттєвими; оптичні властивості піддаються більш гнучкому регулюванню. Показано, що у випадку несиметричних малих металевих оболонок оптична провідність стає тензорною величиною. Це означає, що поглинання світла такими частинками буде залежати від поляризації світла.

4. Вперше отримані поправки до оптичної провідності малих неоднорідних кластерів для трьох вищеназваних геометрій, які зумовлені розмірним квантуванням електронного спектру. Показано, що врахування квантових ефектів (дискретність електронного спектру) призводить до появи осцилюючої залежності оптичної провідності наночастки від частоти світла, що падає на неї.

5. Представлено узагальнення використаних підходів для трьох геометрій оболонки у єдиний підхід до класу задач про знаходження оптичної провідності неоднорідної наночастки з металевою оболонкою такої форми, для якої відповідна система координат припускає розділення змінних у рівнянні Шредінгера для електрона у оболонці. Цей підхід можна використати до трьох геометрій оболонок, що досліджувались у роботі, а також до оболонок у формі еліптичного циліндру і сплюснутого еліпсоїду обертання.

Публікації автора:

1*. Томчук П.М., Куліш Вол. В. – Укр. Фіз. Журн. – 2003 – 48, №.6 – с.587.

2*. Tomchuk P.M., Kulish Vol.V. – Журнал фізичних досліджень – 2004 – 8, №.2 – с.127.

3*. Tomchuk P.M., Kulish Vol.V. – Укр. Фіз. Журн. – 2004 – 49, №.6 – с.598.

4*. Куліш Вол. В., Томчук П.М. – Металлофизика и новейшие технологии – 2004 – 24, №10 – с.1289.

5*. Куліш Вол. В., Томчук П.М. – Металлофизика и новейшие технологии – 2004 – 26, №12 – с.1591.

6*. Tomchuk P.M., Kulish V.V., “Optical conductivity of metal nanotubes”, IV International Young Scientists Conference “Problems of Optics and High Technology Material Science” – SPO 2003, Kyiv, October 23-26, 2003, Scientific works, p.19.

7*. Tomchuk P.M., Kulish V.V., “Optical conductivity of metal nanoshells”, IV International Young Scientists Conference “Problems of Optics and High Technology Material Science” – SPO 2003, Kyiv, October 23-26, 2003, Scientific works, p.20.

8*. Томчук П.М., Куліш В.В., “Оптичні властивості еліптичних металевих нанооболонок”, Нанорозмірні Системи: Електронна, Атомна Будова і Властивості - НАНСИС-2004, Київ, 12-14 жовтня, 2004р., Тези конференції, с.96.

9*. Tomchuk P.M., Kulish V.V., “Optical properties of shell-type metal nanoparticles of different shapes”, V International Young Scientists Conference “Problems of Optics and High Technology Material Science” – SPO2004, Kyiv, October 28-31, 2004, Scientific works, p. 15.