Электропроводность металлических наночастиц сплюснутой или вытянутой формы

Abstract

В рамках кинетического метода исследована электропроводность металлической частицы нанометрового размера, имеющей форму сплюснутого или вытянутого эллипсоида вращения в области частот как превышающих, так и меньших характерной частоты свободного пробега электрона между стенками частицы. Граничным условием задачи выбрано диффузное отражение электрона от внутренней поверхности частицы. Для случая, когда длина падающей волны велика по сравнению с характерными размерами частицы, получены аналитические выражения, позволяющие определить зависимость электропроводности от степени сплюснутости или вытянутости частицы и ее ориентации по отношению к направлению падающего излучения. Исследована зависимость поперечной и продольной компонент электропроводимости от размеров частицы и частоты электромагнитного излучения. В случае больших эксцентриситетов частицы для этих компонент достигнуто соответствие с известными результатами для тонких плeнок и тонких проволок.

В межах кінетичного методу досліджено електропровідність металевої частинки нанометрового розміру, що має форму сплюснутого або витягнутого еліпсоїда обертання в області частот, що як перевищують, так і менших від характерної частоти вільного пробігу електрона між стінками частинки. Граничною умовою задачі обрано дифузійне відбиття електрона від внутрішньої поверхні частинки. Для випадку, коли довжина падаючої хвилі велика у порівнянні з характерними розмірами частинки, отримано аналітичні вирази, що дозволяють визначити залежність електропровідності від ступеня сплюснутості або витягнутості частинки та її орієнтації по відношенню до напрямку падаючого випромінювання. Досліджено залежність поперечної та поздовжньої компонент електропровідності від розмірів частинки та частоти електромагнітного випромінювання. У випадку великих ексцентриситетів частинки для цих компонент досягнуто відповідність з відомими результатами для тонких плівок та тонких дротів.

The kinetic method is used to study the conductivity of a metallic nanoparticle having the shape of oblate or oblong ellipsoid of revolution at frequencies, both higher, and lower than the frequency of the electron free path between the particle walls. The diffuse reflection of an electron from the intrinsic surface of the particle was chosen as the boundary conditions. For the case where the electromagnetic wave length is large compared to the typical sizes of the particle, analytical expressions are derived to determine the dependence of conductivity of the particle on the degree of its oblateness or oblongness as well as on its orientation with respect to the direction of incident radiation. The dependence of longitudinal and transverse conductance components on the particle size and electromagnetic radiation frequency is investigated. In the case of large eccentricities of particle the agreement with the known results for thin films and thin wires are obtained for those components.