Quando la luce incontra una particella, interagisce con la particella invece di limitarsi a attraversarla senza intoppi. Le onde luminose possono diffondersi in direzioni diverse a causa delle interazioni luce-materia.
Le cose diventano ancora più intriganti su scala nanometrica, dove la dimensione delle particelle è paragonabile alla lunghezza d’onda della luce. Questa corrispondenza delle dimensioni porta ad alcuni effetti speciali. Ad esempio, potresti osservare il cambiamento dei colori o la formazione di motivi specifici mentre la luce si disperde in vari modi.
La decomposizione multipolare è un potente strumento ampiamente utilizzato per analizzare la diffusione della luce, sia da parte di una singola nanoparticella che di matrici periodiche di nanostrutture. Questo strumento ci consente di esplorare la fisica dietro comportamenti insoliti della luce come la diffusione direzionale, la riflessione e la trasmissione perfette, gli effetti anapole e altro ancora. Inoltre, possiamo utilizzare questo strumento per progettare nuovi dispositivi nanofotonici come metasuperfici e array plasmonici per la manipolazione della luce.
Al di là dei diffusori simmetrici come sfere o cilindri, in genere non esistono soluzioni analitiche per i multipoli elettromagnetici dei diffusori irregolari. Pertanto, sono altamente desiderabili implementazioni numeriche efficienti della decomposizione multipolare.
I ricercatori guidati dal Prof. Yuntian Chen presso l’Università di Scienza e Tecnologia di Huazhong (HUST), Cina, mirano a migliorare le prestazioni del programma di decomposizione multipolare. L'integrazione numerica gioca un ruolo cruciale nella decomposizione multipolare e può essere effettuata utilizzando tecniche integrali di superficie o di volume. I ricercatori hanno introdotto nel programma i metodi di quadratura Lebedev e Gaussiana, migliorando significativamente la precisione e l'efficienza del calcolo degli integrali.
Hanno convalidato questo miglioramento attraverso diverse dimostrazioni, tra cui nanosfere dielettriche, particelle simmetriche e nanosfere anisotrope. Il programma numerico di facile utilizzo è accessibile pubblicamente su GitHub ed è utile per i ricercatori che lavorano sulla nanofotonica. Il lavoro, intitolato "Proiezione numerica efficiente e accurata di multipoli elettromagnetici per oggetti scatteranti", è stato pubblicato su Frontiers of Optoelectronics il 29 dicembre 2023.
Ulteriori informazioni: Wenfei Guo et al, Proiezione numerica efficiente e accurata di multipoli elettromagnetici per la diffusione di oggetti, Frontiere dell'optoelettronica (2023). DOI:10.1007/s12200-023-00102-2
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