Гоженко Віктор Вікторович. Взаємодія електромагнітного випромінювання з регуляторними структурами на поверхні твердих тіл: дисертація канд. фіз.-мат. наук: 01.04.18 / НАН України; Інститут хімії поверхні. - К., 2003.
Анотація до роботи:
Гоженко В.В. Взаємодія електромагнітного випромінювання з наночастинками на поверхні твердих тіл та поверхнями фрактального рельєфу. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.18 – фізика і хімія поверхні. – Інститут хімії поверхні НАН України, Київ, 2003.
Дисертацію присвячено теоретичному дослідженню взаємодії електромагнітного випромінювання з неоднорідними поверхнями твердих тіл, які несуть на собі частинки сторонньої речовини або мають складний рельєф.
Запропоновано узагальнення мікроскопічної теорії електростатичного відгуку системи куль на поверхні твердого тіла, яке дозволяє розглядати просторові системи неоднакових за розміром та матеріалом сферичних частинок , розташованих довільним чином поблизу межі поділу фаз. З рівнянь розвиненої теорії в дипольному наближенні одержано тензор поляризовності кулі в системі двох куль над підкладкою і проведено аналіз впливу підкладки на поляризовність та оптичні властивості нанорозмірних частинок сферичної форми. Показано, що дипольна взаємодія кулі з підкладкою призводить до розщеплення одночастинкового резонансу кулі на чотири резонанси, і проаналізовано закономірності цього розщеплення. Одержано вираз для резонансних частот кулі поблизу підкладки; виведено частотну залежність поляризовності та вирази для сили осциляторів резонансних мод кулі.
Одержано аналітичний розв’язок задачі розсіяння електромагнітних хвиль шорсткою поверхнею, яка моделюється фрактальною функцією Вейєрштрасса. Показано, що при розсіянні світла поверхнею фрактального рельєфу порушується закон дзеркального відбиття, а картина розсіяння містить сплески інтенсивності в різних напрямках. Закономірності розсіяння є наслідком поєднання хаотичності і самоподібності у рельєфі фрактальної поверхні.
1. Відомі на сьогодні теорії не дозволяють адекватно описати взаємодію електромагнітного випромінювання з системами наночастинок сторонньої речовини на поверхні твердих тіл у тих випадках, коли частинки мають різну фізико-хімічну природу, відрізняються за розмірами або утворюють просторові структури на поверхні тіла. Теоретичний розгляд таких систем є актуальним, наприклад, при дослідженні оптичних властивостей різноманітних плівок на підкладці (керметних, острівцевих та ін.) та адсорбованих твердим тілом частинок.
2. В даній роботі запропоновано узагальнення мікроскопічної теорії електростатичного відгуку системи сферичних частинок на поверхні твердого тіла, яке дозволяє розглядати просторові системи неоднакових за розміром та матеріалом куль, розташованих довільним чином на поверхні твердого тіла або поблизу неї. Запропонована теорія може застосовуватись для обчислення електричних характеристик різноманітних систем частинок, що зустрічаються в фізиці, хімії та техніці – плівок, ланцюжків, трубок тощо – з урахуванням мультипольної взаємодії частинок як між собою, так і з поверхнею поділу фаз.
3. З основних рівнянь запропонованої теорії в дипольному наближенні одер-жано ряд нових аналітичних результатів і встановлено закономірності впливу підкладки на поляризовність та оптичні властивості наночастинок сферичної форми. Зокрема, виведено вираз для тензора поляризовності кулі в системі двох куль над підкладкою; для випадку кулі та підкладки з лоренцевими діелек-тричними функціями в наближенні нульового затухання одержано вираз для резонансних частот кулі поблизу підкладки; виведено частотну залежність поляризовності кулі поблизу підкладки та вирази для сили осциляторів резо-нансних мод кулі. Показано, що дипольна взаємодія частинки з підкладкою призводить до розщеплення і зсуву одночастинкового резонансу, причому в загальному випадку виникають чотири нові резонансні моди, які відрізняються одна від одної як за частотами, так і за оптичною активністю. Частоти двох із новоутворених мод виявляються зміщеними в довгохвильову область, а частоти двох інших – в короткохвильову область. Оптична активність кожної з резо-нансних мод залежить від різниці між частотами цієї моди і власної моди під-кладки. Всі ці результати можуть бути використані при розробці нових елемен-тів та приборів для потреб оптики, оптоелектроніки та інтегральної оптики.
4. Одержано аналітичний розв’язок задачі розсіяння електромагнітних хвиль поверхнею, яка моделюється фрактальною функцією Вейєрштрасса. Показано, що при розсіянні світла поверхнею фрактального рельєфу порушується закон дзеркального відбиття, а картина розсіяння містить сплески інтенсивності в різних напрямках. Закономірності розсіяння є наслідком поєднання хаотичності і самоподібності у рельєфі фрактальної поверхні.
Публікації автора:
Gozhenko V.V., Grechko L.G., and Whites K.W. Electrodynamics of spatial clusters of spheres: substrate effects // Phys. Rev. B. – 2003. – Vol. 68, N 12. – 125422.
Здобувачем побудовано теорію електростатичного відгуку просторових систем неоднакових сферичних частинок на поверхні твердого тіла та проаналізовано вплив підкладки на поляризовність і оптичні властивості наночастинок.
Семчук О.Ю., Гоженко В.В., Пінчук А.О. Розсіяння електромагнітних хвиль фрактальною поверхнею // Укр. фіз. журн.. – 2000. – Т. 45, N 9. – С. 1129-1134.
Здобувачем одержано аналітичний розв’язок задачі розсіяння електромагнітних хвиль фрактальною поверхнею та проаналізовано закономірності впливу фрактальності поверхні на картину розсіяння.
Gozhenko V.V., Grechko L.G., Goncharuk Yu.S., and Ogenko V.M. Optical properties of metal-composite based thin films // Chemistry, Physics and Technology of Surfaces, Issue 8. – Kyiv: KM Academia, 2002. – P. 221-230.
Здобувачем побудовано теорію розрахунку оптичних властивостей тонких плівок на основі метал-діелектричних композитів і розраховано частоти власних оптичних мод металевих включень в таких композитах.
Grechko L.G., Gozhenko V.V., and Whites K.W. Anisotropy of electrical properties of a layer of spherical particles located near a substrate // Chemistry, Physics and Technology of Surfaces, Issues 4-6. – Kyiv: KM Academia, 2001. – P. 179-185.
Здобувачем виведено систему алгебраїчних рівнянь для розрахунку електричних характеристик напівобмежених матричних дисперсних систем із сферичними включеннями різної природи та розмірів.
Гоженко В.В., Гречко Л.Г., Дмитрук М.Л., Семчук О.Ю. Оптичні властивості малої кулі поблизу підкладинки // Фізика і хімія твердого тіла. – 2003. – Т. 4, № 1. – С. 118-122.
Здобувачем виведено рівняння для розрахунку поляризовності поодинокої кулі поблизу напівнескінченної підкладки та проаналізовано вплив підкладки на оптичні властивості розташованої поблизу неї сферичної наночастинки.
Grechko L.G., Gozhenko V.V., Malnev V.N., and Whites K.W. Anisotropy of electrical properties of mono-layers of spherical particles located on substrate // Proc. 8th Int. Conf. on Electromagnetics of Complex Media (BIANISOTROPICS 2000). – Lisbon (Portugal). – 2000. – P. 111-114.
Pinchuk A.O. and Gozhenko V.V. Electromagnetic wave scattering by fractal surface. // Proc. 8th Int. Conf. on Electromagnetics of Complex Media (BIANISOTROPICS 2000). – Lisbon (Portugal). – 2000. – P. 305-308.
Grechko L.G., Semchuk O.Yu., Gozhenko V.V., and Pinchuk A.A. Electromagnetic wave reflection by rough fractal surface of semiconductor materials // Proc. SPIE. – 2003. – Vol. 5024. – P. 90-97.
Gozhenko V.V., Grechko L.G., Shkoda N.G., and Whites K.W. Substrate influence on infrared absorption by clusters of small spheres // Proc. 6-th Int. Conf. on Material Science and Material Properties for Infrared Optoelectronics / Proc. SPIE. – 2003. – Vol. 5065. – P. 122-126.
Semchuk O.Yu., Shkoda N.G., Gozhenko V.V., Willander M., and Karlsteen M. Electromagnetic wave scattering by fractal surface // Abstr. 7th Int. Conf. on nanometer-scale science and technology & 21st European Conf. on Surf. Science (NANO 7 – ECOSS 21). – Malm (Sweden). – 2002. – P. 71.
