Оптимизация усиления ближнего поля при резонансном рассеянии света наночастицами
Оптимизация усиления ближнего поля при резонансном рассеянии света наночастицами
Е. А. Трухан
В рамках точного решения Ми исследовано резонансное рассеяние плоской линейно поляризованной электромагнитной волны сферической немагнитной частицей. Отдельно для металлов и для диэлектриков получены выражения для параметров системы, реализующие максимум рассеянного поля на поверхности частицы. Для металлов ответ найден в виде конкретных формулы, для диэлектриков представлен алгоритм поиска координат максимума. Рассмотрено поведение полученного решения в применении к реальным веществам (Al, Au, GaP). В случае металлов при относительно малой диссипации на резонансных частотах оно точно указывает на максимум, с увеличением диссипации — на его окрестность. Для диэлектриков показано, что предсказанные в теории максимумы оказываются недостижимы в силу ограничений по величине коэффициента преломления вещества, исследованы причины наличия максимума, несмотря на указанное ограничение. В частности, установлено, что длина волны падающего излучения и радиус частицы в максимумах для GaP совпадают с резонансными значениями для внутренних коэффициентов — предположение, от которого отталкивалось данное исследование. Результаты, полученные в работе, показывают, что оно действительно дает ориентир для поиска максимума поля при рассеянии на других диэлектрических сферических частицах с относительно небольшим показателем преломления.
Показать АннотациюОбразование гексагональной фазы кремния 9R-Si при имплантации системы SiO$_2$/Si ионами Kr$^+$
Образование гексагональной фазы кремния 9R-Si при имплантации системы SiO$_2$/Si ионами Kr$^+$
А. А. Никольская$^1$, Д. С. Королев$^1$, А. Н. Михайлов$^1$, А. А. Конаков$^1$, А. И. Охапкин$^2$, С. А. Краев$^2$, А. И. Андрианов$^1$, А. Д. Моисеев$^1$, А. А. Сушков$^1$, Д. А. Павлов$^1$, Д. И. Тетельбаум$^1$
Гексагональные политипы кремния привлекают большое внимание научного сообщества в связи с их потенциальным использованием в электронике и фотонике нового поколения. Однако получение стабильных гетероструктур на основе кубического и гексагональных политипов является сложной задачей. В настоящей работе показана возможность синтеза тонких слоев гексагональной фазы кремния 9R-Si с помощью традиционного метода микроэлектроники – ионной имплантации. Имплантация ионов Kr+ производилась через слой SiO2, толщина которого приблизительно вдвое превышала проецированный пробег Kr+, с последующим высокотемпературным отжигом. Методом высокоразрешающей просвечивающей электронной микроскопии показано, что после имплантации в подложке Si на границе с пленкой SiO2 образуется тонкий аморфный слой, в процессе рекристаллизации которого при отжиге происходит образование политипа 9R-Si. Предполагается, что при имплантации через оксидный слой создаются механические напряжения, способствующие гексагонализации при последующем высокотемпературном отжиге. Установлена зависимость эффективности гексагонализации от ориентации подложки. Помимо образования фазы 9R-Si, при используемых параметрах имплантации и отжига в кремнии образуются светоизлучающие дефекты, фотолюминесценция которых на длине волны ~ 1240 нм наблюдается вплоть до температуры ~ 120 К. Полученные результаты могут стимулировать и расширить диапазон использования ионно-облученного кремния, а также найти применение в кремниевой микро-, нано-, оптоэлектронике.
Показать АннотациюОценка состава вещества астероидов по спектрам отражения с использованием метеоритных аналогов
Оценка состава вещества астероидов по спектрам отражения с использованием метеоритных аналогов
А. А. Савелова$^1$, В. В. Бусарев$^{1,2}$, М. П. Щербина$^{1,2}$
Представлена разработанная в среде MATLAB программа для оценки состава вещества астероидов на основе моделирования их спектров отражения с использованием данных об их метеоритных аналогах. Обсуждаются результаты моделирования и оценки состава вещества для 10 астероидов (1 Цереры, 4 Весты, 51 Немаузы, 65 Кибелы, 102 Мириам, 250 Беттины, 266 Алины, 379 Гуенны, 704 Интерамнии, 1474 Бейры). Для ряда астероидов (1 Церера, 4 Веста, 51 Немауза, 250 Беттина, 704 Интерамния) получено хорошее согласие между модельными спектрами отражения и наблюдаемыми.
Показать АннотациюФотозарядка пыли в условиях космической плазмы
Фотозарядка пыли в условиях космической плазмы
Т. И. Морозова, И. А. Кузнецов
Рассмотрен процесс ионизации-рекомбинации газа и зарядки частиц пыли под действием рентгеновского излучения в условиях космической плазмы. Найдены условия когда в результате воздействия излучения, частицы пыли в протопланетном диске могут приобретать положительный заряд даже при низкой ионизации газа.
Показать АннотациюО возможной интерпретации антикорреляции между температурой протонов и плотностью солнечного ветра
О возможной интерпретации антикорреляции между температурой протонов и плотностью солнечного ветра
Ю. В. Думин$^1$, А. Т. Лукашенко$^2$, Л. М. Свирская$^3$
Антикоррелированный характер распределения температуры и плотности протонов является хорошо известным свойством солнечного ветра. Однако вплоть до настоящего времени остаётся неясным, лежит ли в основе этого явления какой-либо универсальный физический механизм? К сожалению, простое рассмотрение, основанное на сопоставлении характерных времён релаксации температуры и плотности, с одной стороны, и давления, с другой стороны, сталкивается с проблемой неприменимости гидродинамического подхода в условиях, когда длина свободного пробега протонов значительно превышает пространственный размер анализируемых структур. Для разрешения этого противоречия обычно привлекаются те или иные виды МГД турбулентности, уменьшающие эффективные длины свободного пробега. В настоящей статье рассматривается альтернативный подход, основанный на электростатической (ленгмюровской) турбулентности, описываемой математическим формализм спиновых гамильтонианов, который активно обсуждается в последнее время в литературе по статистической физике. Как вытекает из соответствующих расчётов, формирование антикоррелированных распределений температуры и плотности является универсальным свойством сильно-неравновесных плазменных состояний, описываемых гамильтонианами спинового типа, в процессе их приближения к состоянию термодинамического равновесия; и именно этот феномен мог бы лежать в основе антикорреляций, наблюдаемых в солнечном ветре.
Показать АннотациюДинамика пассивной примеси в поверхностном и подповерхностном слоях во внешнем деформационном поле над подводной возвышенностью в океане
Динамика пассивной примеси в поверхностном и подповерхностном слоях во внешнем деформационном поле над подводной возвышенностью в океане
М. В. Шатохин$^1$, М. А. Соколовский$^{1,2}$
В рамках трехслойной квазигеострофической модели проведено численное исследование воздействия изолированной подводной возвышенности на движение поверхностных и подповерхностных пятен нейтральной примеси, переносимых вертикально однородным зональным течением. Показана возможность частичного захвата примеси квазистационарным топографическим вихрем в окрестности подводной возвышенности. Выявлена роль исходного расположения (как по горизонтали, так и по вертикали) на результирующую картину распределения загрязнения.
Показать АннотациюВлияние гидрофобных частиц пыли на параметры ветровых волн в зоне генерации
Влияние гидрофобных частиц пыли на параметры ветровых волн в зоне генерации
И. Н. Иванова, О. Н. Мельникова
В работе исследуется влияние пленки естественной пыли, осажденной из воздуха, на генерацию гравитационно-капиллярных ветровых волн длиной λ<0.06 м. Показано, что при увеличении времени осаждения гидрофобных частиц пыли на водную поверхность контактный угол смачивания между поверхностью воды и гидрофобной частицей возрастает, что свидетельствует об увеличении коэффициента поверхностного натяжения. При этом время сближения гидрофобных частиц увеличивается. Обнаружено, что при увеличении концентрации пленки для заданной скорости ветра длина ветровой волны в зоне генерации уменьшается, а крутизна растет, что связано с увеличением шероховатости и коэффициента трения на границе раздела. В зоне генерации возникают нелинейные плоские волны крутизной 0.13
Взаимные изменения температуры и содержания аэрозоля в атмосфере по данным антарктических ледовых кернов для последних 800 тысяч лет
Взаимные изменения температуры и содержания аэрозоля в атмосфере по данным антарктических ледовых кернов для последних 800 тысяч лет
И. И. Мохов$^{1,2}$
Проведен сравнительный анализ взаимных изменений температуры и содержания аэрозоля в атмосфере по данным антарктических ледовых кернов, полученных на российской станции Восток и в рамках международного проекта EPICA для последних 800 000 лет. Согласно результатам кросс-вейвлетного анализа для последних сотен тысяч лет вариации содержания в атмосфере аэрозоля, как и содержания парниковых газов CO$_2$ и CH$_4$, в целом запаздывают относительно изменений температуры для доминирующих в пределах последнего миллиона лет ледниковых циклов с периодами около 100 тысяч лет, связанных с изменением эксцентриситета орбиты Земли вокруг Солнца. При этом для более короткопериодных ледниковых циклов на отдельных временных интервалах проявляются противоположные эффекты с запаздыванием температурных вариаций относительно вариаций содержания в атмосфере радиационно-активных составляющих, включая морской и континентальный аэрозоль. В частности, запаздывание температурных вариаций относительно вариаций содержания в атмосфере аэрозоля (как и относительно вариаций содержания в атмосфере метана) проявляется для связанных с изменениями угла наклона оси вращения Земли мод с периодами около 40 тысяч лет.
Показать АннотациюТемпература фазового перехода в некоторых решеточных моделях
Температура фазового перехода в некоторых решеточных моделях
А. О. Шишанин
Рассмотрен способ вычисления температуры фазового перехода, использующий только одну ячейку. Этот метод проверен для различных моделей: двумерной модели Изинга на треугольной, шестиугольной и тетраэдральной решетках, трехпозиционной модели Поттса на квадратной решетке. В частности, в модели Изинга для треугольной решетки воспроизведен точный ответ. Также этим методом проведен анализ некоторых многоспиновых моделей.
Показать АннотациюОценка эффективности упрощенного симулятора процесса напыления оптических покрытий
Оценка эффективности упрощенного симулятора процесса напыления оптических покрытий
А. Н. Шаров$^1$, Д. В. Лукьяненко$^1$, А. В. Тихонравов$^2$, А. Г. Ягола$^1$
В работе представлено сравнение результатов симуляции процессов напыления оптических покрытий с помощью упрощённого симулятора и полного симулятора, учитывающего основные приводящие к ошибкам факторы процессов напыления и контроля толщин слоев покрытия. Для рассматриваемых симуляторов найдены распределения норм векторов ошибок в толщинах слоев покрытий, коэффициенты корреляции ошибок в толщинах слоев и коэффициенты самокомпенсации ошибок. Показано, что упрощенный симулятор позволяет получать адекватные результаты оценки процесса напыления реальных многослойных оптических покрытий и, тем самым, может быть использован для более быстрого моделирования большого числа покрытий с последующим анализом их устойчивости относительно производственных ошибок.
Показать Аннотацию