Моделирование спектров экстинкции наночастиц серебра в коллоидных растворах и гибких подложках

Полная реализация биомедицинского и технологического потенциала наночастиц серебра требует надежных методов их синтеза с точно контролируемыми размерами, структурой и морфологией. Применение математического моделирования позволяет получить более детальное представление о взаимодействии наночастиц серебра с электромагнитным излучением и определить оптимальные параметры для достижения желаемых оптических свойств. В настоящей работе представлены результаты моделирования влияния параметров наночастиц серебра на спектры экстинкции в коллоидных растворах и на подложках. Вычисления проводились в программном продукте PyGDM на основании диадического метода Грина и метода объемной дискретизации. Диаметр наночастиц серебра при моделировании спектров экстинкции, положения пика экстинкции рассматривался в диапазоне 1–85 nm, показатели преломления среды варьировали в диапазоне 1.0–2.4, в качестве подложек рассматривались нетканые материалы поликапролактона ($n$ = 1.1) и полиакрилонитрила ($n$ = 2.4). Моделирование проводилось как для одиночных наночастиц в коллоидном растворе и на поверхности нетканого материала, так и для пары наночастиц на поверхности нетканого материала с заданными зазорами между наночастицами. Помимо моделирования спектров экстинкции, проводились расчеты зависимости максимального значения напряженности электрического поля, вызванного лазерным излучением с длиной волны 532 nm, наночастиц серебра на подложке от зазора между частицами при различных диаметрах частиц (10, 20, 30 nm). Показано, что резонансный пик экстинкции, соответствующий наночастицам серебра сферической формы, увеличивается и смещается в сторону высоких длин волн при увеличении диаметра. Однако большее влияние на положение пика экстинкции оказывает показатель преломления подложки (при ее наличии) и показатель преломления среды.