Акустические колебания сферической металлической наночастицы в диэлектрической матрице под действием ультракороткого лазерного импульса

Abstract

Разработана теория генерации звуковых колебаний сферическими металлическими частицами малого размера в диэлектрической среде под действием ультракоротких лазерных импульсов. Получены аналитические выражения, позволяющие определить амплитуду и мощность продольных сферических акустических колебаний в зависимости от плотности и упругих свойств среды, длительности лазерного импульса, температуры электронов, радиуса частиц и констант электрон-фононной связи. Детально исследованы факторы, влияющие на динамику затухания мощности таких волн, что проиллюстрированно на примере частиц Au, Ag и Cu, заключенных в плексигласовую матрицу.

Розроблено теорію генерації звукових коливань сферичними металевими частинками малого розміру у діелектричному середовищі під впливом ультракоротких лазерних імпульсів. Одержано аналітичні вирази, що дозволяють визначити амплітуду і потужність поздовжніх сферичних акустичних коливань в залежності від густини і пружних властивостей середовища, тривалості лазерного імпульсу, температури електронів, радіуса частинок і констант електрон-фононного зв’язку. Детально досліджено фактори, які впливають на динаміку загасання потужності таких хвиль, що проілюстровано на конкретному прикладі частинок Au, Ag та Cu, які розташовані у плексигласовій матриці.

A theory of sound waves generated by spherical metallic particles of small sizes in an dielectric medium under the action of ultrashort laser pulses is developed. The analytical expressions for amplitude and power of longitudinal spherical acoustic vibrations depending on the number of factors as the density and medium elastic properties, the laser pulse duration, the temperature of electrons, the particle radiuses, and the electron–phonon coupling constants are obtained. The factors influencing on the dynamic of the power damping for such waves are investigated in details and is illustrated by the example of Au, Ag and Cu particles embedded in the plexiglass matrix.