Modelització de les propietats òptiques de partícules metàl•liques en matriu dielèctrica

Abstract

En el marc del projecte "Modelització de les propietats òptiques de partícules metàl•liques en matriu dielèctrica" s'han desenvolupat un conjunt d'eines numèriques que permeten avançar en l'ús de l'espectroscòpia òptica per a l'obtenció d'informació morfològica de materials compostos consistents en partícules metàl•liques en matriu dielèctrica. S'han implementat esquemes numèrics per a calcular les propietats òptiques de materials compostos on les partícules poden presentar una distribució de mides i formes i diferent graus d'ordenament espacial. Les simulacions s'han realitzat a dos nivells: i) amb l’aproximació quasi-estàtica, que permet descriure el comportament d'aquests materials en termes de constants òptiques efectives i ii) amb càlculs electrodinàmics exactes, que han servit per avaluar la validesa de l’aproximació anterior i que han permès d'estudiar la interacció de partícules amb feixos de llum focalitzats o amb polarització no homogènia. A través de l’anàlisi d'aquestes simulacions, s'han desenvolupat models senzills que permeten parametritzar la influència de diferents quantitats físiques en el comportament òptic del material. Aquests models s'han implementat en un programari de càlcul que permeten trobar el valor òptim dels paràmetres físics d'interès mitjançant l'ajust d'espectres òptics. Els models s'han avaluat amb l'anàlisi de dades experimentals subministrades per altres laboratoris.

In the framework of the project "Modelling the optical properties of metal particles in dielectric matrix", it has been developed a set of numerical tools enabling the use of optical spectrosocopy for obtaining morphological information of composite materals consisting of metallic particles embedded in a dielectric matrix. Numerical schemes have been developed in order to calculate the optical properties of composite materials in which the particles can present a size distribution and be either ordered or disordered. Two levels of simulations have been performed: i) using the quasi-static approximations, that allows describing the behaviour of the materials through effective optical constants, ii) with fully electrodynamic calculations, that are used as to evaluate the validity of the previous approximation and that have enabled to study the interaction of light with focused light or with non-homogeneous polarized light. Simple models that enable to parametrize the influence of different physical quantitites in the optical behaviour of the material have been developed through the analysis of the simulations. These models have been implemented in a software tool that enables to determine the optimal value of physical parametersby fitting optical spectra. The usefulness of these models has been evaluated with the analysis of experimental data supplied by other laboratories.