Electromagnetic scattering by a metallic nanosphere: near field regime

Abstract

ABSTRACT: Dipole approximations and Mie theory were used to understand the radiation-matter interactions of a metallic nanosphere when it is illuminated by a plane electromagnetic wave. First, dipole models and its validity in the nanoscale range were revised, then , the optical response of a 20 nm radius gold sphere was analysed when it is illuminated by a plane electromagnetic wave of λ = 550 nm. The scattered fields were calculated using MatLab software. In particular, this work focuses the attention on the electromagnetic behaviour in the proximity of the particle, the near field region, which has exceptional properties due to evanescent waves generated by plasmon resonances.

RESUMEN: Para entender la interacción radiación-materia de una nanoesfera metálica cuando es iluminada por una onda plana electromagnética, se han utilizado aproximaciones dipolares y la teoría de Mie. Primero, revisando los modelos de tipo dipolo y su validez en el rango de la nanoescala, y luego, analizando la respuesta óptica de una esfera de oro de 20 nm de radio cuando es iluminada por una onda plana de λ = 550 nm. El cálculo numérico de los campos difundidos se realizó con el software matemático MatLab. En particular, este trabajo se centra en el comportamiento del campo electromagnético en las proximidades de la nanoesfera, es decir, en la región de campo cercano. En esta región se observan propiedades extraordinarias debidas a las ondas evanescentes generadas por resonancias plasmónicas.