FDTD在处理1nm特征尺寸时能做量子修正么?

fdtd
量子
修正

#1

二聚体,以及贵金属纳米结构中会有一些特征尺寸在1nm左右,甚至小于1nm的情形。
根据目前的plasmonics研究理论,量子效应在这个尺寸将对结构的光学性质产生巨大的影响,比如能将SPR共振峰位移动150nm。FDTD在计算时只是经典的电磁理论,请问我们能不能对FDTD的计算方法进行稍微的修正,让其符合量子或者半经典的计算结果。


光催化效应仿真专题之一:简介
关于dipole 靠近金属的nanowire 发光问题
Fdtd 是不是涉及到量子效应 的仿真效果不太好??
#2

正如你说的,FDTD计算时只是经典的电磁理论,所有需要修正的量必须通过一定的形式耦合到E/H或者修改材料性质如介电常数以及磁导率或者非线性系数。如果不能,则不能修正。

可能一个最直接最简单的修正就是材料性质,如果可能的话,例如传统plasmonics就是利用材料性质得到的,并不涉及自由电子。

请考虑你的修正是什么。

此外,只要有合适的材料特性,即使埃级的尺寸也是可以用FDTD仿真的。


#3

目前也有从量子理论修正过来的算法来计算这么小尺度下的SPP特性,一种是金属纳米结构的表层进行预处理,参考文章
另一种则对纳米间隙中电子的遂川效应做了简化,修正后的模型依然可以采用FDTD来计算,请参考。希望可以帮到你


#4

刘博士提供的参考文献很好,里面说
In this approach, which we denote the quantum-corrected model (QCM), the junction between two adjacent nanoparticles is represented with a fictitious conductive material that mimics the electron tunnelling.
使用了修改的材料模型后,然后可以用经典电磁理论来计算,正如前面的回复。因此,重点是要得到这种材料的量子修正。


#5

刘博士提供的第二篇文献中似乎提供了如何定义这层修正材料的介电常数,孙博士能否按照这种方法给出一些标准模型(例如,nano dimmer 和nanoparticle on film)的量子修正远场和近场结果?这种结果应该能够使FDTD较好地应对nonlocal效应。


#6

我可以建议,但是我们自己不能做主啊。


#7

孙博士,我的意思是,看那个文献里面的方法,用FDTD实现的可操作性还是挺高的,只是额外定义了一层介质,其折射率和厚度有对应的具体公式。我想您可不可以研究一下这个文献,然后按照文献中的说明给出来计算nonlocal和quntum tunning的一些模型?


#8

谢谢,理解你的意思,是个很好的建议。但是由于我们日常工作繁忙,要做些例子需要列入工作计划。我会在合适的时候提建议的。