Conventional approaches to manipulate the scattering patterns and scattering forces of nanostructures are mostly based on the engineering of their electric responses. Recently optically-induced magnetic responses have been demonstrated for various nanostructures, which can be employed to provide an extra dimension of freedom for the efficient control of the scattering patterns and scattering forces. Based on our previous work, in this proposed project we aim to achieve the following goals: (1) Study analytically spherical and cylindrical particles, and reveal systematically how to employ both the electric and magnetic responses, and engineer their relative strength and phase to realize different scattering patterns; (2) Study systematically the corresponding scattering forces and investigate how to control those scattering forces; (3) Through theoretical and numerical investigations, design feasible and fabricable samples, and optimize the geometric parameters; (4) Fabricate the samples, measure and verify experimentally the scattering patterns expected in theory. The theoretical and experimental studies in this proposal will extend our understanding of scattering shaping and scattering force manipulation for nanostructures, which can be of great significant for various studies rated to optical scattering, including photovoltaic devices, optical antennas, optical sensing, and even other interdisciplinary fields like medical and biological researches.
传统的控制纳米结构散射模式和散射力的方案大多是基于调节结构的电响应。最近发现的很多纳米结构都具有光致磁响应,利用这些磁响应,可为有效地控制纳米结构的散射模式和散射力提供更为广阔的空间。基于之前的研究工作,在本项目中我们将致力于实现以下目标:(1) 通过解析分析球形和柱状粒子,系统地揭示如何同时利用电响应和磁响应,以及控制其相对强度和相位的方法来实现不同的散射模式; (2) 系统地研究不同的散射模式对应的光学散射力以及如何对其进行有效的控制; (3) 通过理论分析和数值模拟的方法,设计一些实验上可行的和易加工的结构,并优化相关的几何参数; (4) 加工实验样品,并从实验上测量和验证理论预测的各种散射模式。本项目的理论和实验研究将拓展我们对控制纳米结构散射模式和散射力的理解,这对于其它和光学散射相关的研究,包括光伏器件、光学天线、光学传感以及交叉学科, 如生物学和医学研究均具有重大的意义。
传统的控制纳米结构散射模式的方案大多是基于调节结构的电响应。最近发现的很多纳米结构都具有光致磁响应,利用这些磁响应,可为有效地控制纳米结构的散射模式提供更为广阔的空间。基于之前的研究工作,在本项目中我们实现以下目标:(1) 提出广义柯克散射并建立系统完备的理论框架; (2) 提出并实现广义磁反射镜; (3) 在多粒子耦合系统中实现平凡和非平凡散射透明; (4) 单个散射颗粒中实现环形偶极子和暗极子激发; (5) 基于广义全反射原理有效提高谐振腔模式的品质因子。本项目的研究将拓展我们对控制纳米结构散射模的理解,这对于其它和光学散射相关的研究,包括光伏器件、光学天线、光学传感以及交叉学科, 如生物学和医学研究均具有重大的意义。
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数据更新时间:2023-05-31
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