Специалисты из Сибирского федерального университета вошли в состав научного коллектива наряду с учеными из других стран. В результате совместной работы они создали простой и при этом многофункциональный метод, который поможет моделировать оптические свойства сферических наночастиц.
«В физике, электродинамике и оптике существует классическая задача рассеяния электромагнитного излучения предметом шарообразной формы — в данном случае неважно, из какого материала он изготовлен — из металла, керамики и так далее. Наиболее актуальный для нас пример — рассеяние света сферическими частицами. С точки зрения физики и математики эта задача давно была решена немецким учёным Густавом Ми, однако её решение всё же представляется сложным и не очень удобным в использовании. Мы значительно упростили предложенные Ми формулировки, использовав вместо тригонометрических функций простые математические формулы, известные каждому выпускнику школы», — говорит соавтор исследования, постдок Рочестерского института Оптики Илья Рассказов.
Исследователи объяснили, что сферическая частица рассматривается на нескольких стадиях. На начальном этапе - в статике. Здесь учитывается то, что у нее еще нет размера, однако, при этом она способна к реакции на электромагнитное поле. Далее частицу рассматривают в своей размерности с определённым радиусом. Ученые предложили на третьей стадии учитывать неоднородное распределения поля внутри «шарика». В итоге полученная формула будет высокоточной и откроет возможности для применения физиками-экспериментаторами в решении частных прикладных задач.
«Современная жизнь с её напряжённым ритмом требует оптимизации большинства процессов. Густав Ми предложил очень красивое решение проблемы рассеяния света сферическими частицами, оно заслуженно стало классическим и изучается в университетском курсе. Однако наша «упрощённая» формула заметно экономит время и ресурсы, позволяет быстрее производить расчёты. Это облегчает численное моделирование, обнажает суть происходящих физических процессов без утяжеления формулами из высшей математики. Для такой бурно развивающейся науки, как оптика — это как раз то, что нужно», — добавляет сотрудник Международного научно-исследовательского центра спектроскопии и квантовой химии СФУ Вадим Закомирный.
По словам ученых, предложенный ими способ найдет свое применение, в частности, в сенсорике. Там в качестве сенсоров используют наночастицы. А в биомедицине с их помощью (нагревая) можно будет разрушать злокачественные опухоли.
Фото на странице: Jeswin Thomas / Фотобанк Unsplash
