Cuando la luz encuentra una partícula, interactúa con ella en lugar de simplemente pasar a través de ella suavemente. Las ondas de luz pueden dispersarse en diferentes direcciones debido a las interacciones luz-materia.
Las cosas se vuelven aún más intrigantes en la nanoescala, donde el tamaño de las partículas es comparable a la longitud de onda de la luz. Esta combinación de tamaños produce algunos efectos especiales. Por ejemplo, es posible que observe cambios de colores o formación de patrones específicos a medida que la luz se dispersa de diversas maneras.
La descomposición multipolar es una poderosa herramienta ampliamente utilizada para analizar la dispersión de la luz, tanto por una sola nanopartícula como por conjuntos periódicos de nanoestructuras. Esta herramienta nos permite explorar la física detrás de comportamientos inusuales de la luz, como la dispersión direccional, la reflexión y transmisión perfectas, los efectos anapolo y más. Además, podemos utilizar esta herramienta para diseñar dispositivos nanofotónicos novedosos, como metasuperficies y matrices plasmónicas para la manipulación de la luz.
Más allá de los dispersores simétricos como esferas o cilindros, normalmente no existen soluciones analíticas para los multipolos electromagnéticos de los dispersores irregulares. Por lo tanto, son muy deseables implementaciones numéricas eficientes de descomposición multipolar.
Los investigadores dirigidos por el profesor Yuntian Chen de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong (HUST), China, tienen como objetivo mejorar el rendimiento del programa de descomposición multipolar. La integración numérica juega un papel crucial en la descomposición multipolar y se puede llevar a cabo utilizando técnicas de integral de superficie o de volumen. Los investigadores han introducido los métodos de cuadratura gaussiana y de Lebedev en el programa, mejorando significativamente la precisión y eficiencia del cálculo de integrales.
Validaron esta mejora mediante varias demostraciones, incluidas nanoesferas dieléctricas, partículas simétricas y nanoesferas anisotrópicas. El programa numérico fácil de usar está disponible públicamente en GitHub y es beneficioso para los investigadores que trabajan en nanofotónica. El trabajo, titulado "Proyección numérica eficiente y precisa de multipolos electromagnéticos para objetos dispersos", se publicó en Frontiers of Optoelectronics el 29 de diciembre de 2023.
Más información: Wenfei Guo et al, Proyección numérica eficiente y precisa de multipolos electromagnéticos para objetos dispersos, Fronteras de la optoelectrónica (2023). DOI:10.1007/s12200-023-00102-2
Proporcionado por Frontiers Journals
