Quando a luz encontra uma partícula, ela interage com ela em vez de apenas passar suavemente. As ondas de luz podem ser espalhadas em diferentes direções devido às interações luz-matéria.



As coisas tornam-se ainda mais intrigantes na nanoescala, onde o tamanho das partículas é comparável ao comprimento de onda da luz. Essa correspondência de tamanho leva a alguns efeitos especiais. Por exemplo, você pode observar a mudança de cores ou a formação de padrões específicos à medida que a luz se espalha de várias maneiras.

A decomposição multipolar é uma ferramenta poderosa amplamente utilizada para analisar o espalhamento de luz, tanto por uma única nanopartícula quanto por arranjos periódicos de nanoestruturas. Esta ferramenta nos permite explorar a física por trás de comportamentos incomuns de luz, como dispersão direcional, reflexão e transmissão perfeitas, efeitos anápoles e muito mais. Além disso, podemos usar esta ferramenta para projetar novos dispositivos nanofotônicos, como metassuperfícies e matrizes plasmônicas para manipulação de luz.

Além dos dispersores simétricos, como esferas ou cilindros, normalmente não há soluções analíticas para os multipolos eletromagnéticos de dispersores irregulares. Portanto, implementações numéricas eficientes de decomposição multipolar são altamente desejáveis.

Pesquisadores liderados pelo Prof. Yuntian Chen da Universidade de Ciência e Tecnologia Huazhong (HUST), China, pretendem melhorar o desempenho do programa de decomposição multipolar. A integração numérica desempenha um papel crucial na decomposição multipolar e pode ser realizada utilizando técnicas de integral de superfície ou de volume. Os pesquisadores introduziram os métodos de quadratura Lebedev e Gaussiana no programa, melhorando significativamente a precisão e a eficiência do cálculo de integrais.

Eles validaram esta melhoria através de várias demonstrações, incluindo nanoesferas dielétricas, partículas simétricas e nanosferas anisotrópicas. O programa numérico de fácil utilização está acessível publicamente no GitHub e é benéfico para pesquisadores que trabalham em nanofotônica. O trabalho, intitulado "Projeção numérica eficiente e precisa de multipolos eletromagnéticos para espalhamento de objetos", foi publicado em Frontiers of Optoelectronics em 29 de dezembro de 2023.

Mais informações: Wenfei Guo et al, Projeção numérica eficiente e precisa de multipolos eletromagnéticos para dispersão de objetos, Frontiers of Optoelectronics (2023). DOI:10.1007/s12200-023-00102-2
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