Оптические свойства ансамбля наночастиц золота в ближнем и дальнем полях

Оптические свойства кластеров наночастиц золота проанализированы с точки зрения возможности использования в биофотонике, где спектры поглощения и рассеяния имеют решающее значение. Для теоретического описания оптических свойств двумерных ансамблей наночастиц в ближнем и дальнем полях применяются обобщенная многочастичная теория Ми и метод конечных разностей во временном представлении. Рассматриваемая система состоит из сферических наночастиц золота с диаметрами в диапазоне 20 – 200 нм, формирующих 2D-кластеры в воде. Характеристики спектров поглощения и рассеяния в дальнем поле в зависимости от размера кластера, размеров частиц и расстояния между ними исследуются для упорядоченной гексагональной структуры ансамблей частиц. Установлено, что область эффективного поглощения может быть сдвинута в инфракрасную часть спектра за счет увеличения размера ансамбля и уменьшения расстояния между частицами. Увеличение размера ансамбля также приводит к повышению эффективности рассеяния, тогда как поглощение уменьшается. Распределение интенсивности в ближнем поле неоднородно по ансамблю, т. к. наблюдается формирование зон, интенсивности излучения в которых увеличена примерно на два порядка. Представлены также оптические характеричтики ансамбля, конфигурация которого соответствует конфигурациям из реальных экспериментов по осаждению наночастиц золота на раковые клетки. На основе полученных результатов могут быть разработаны массивы наночастиц для использования в биофотонике, биоимиджинге и фототермической терапии.