Симметризованное приближение Максвелла–Гарнетта как эффективный метод исследования нанокомпозитов
https://doi.org/10.32362/2500-316X-2019-7-4-92-100
Аннотация
Рассмотрено приближение симметризованного Максвелла-Гарнетта (СМГ) как наи-
более оптимальный метод эффективной среды для описания нанокомпозитных структур.
Данное приближение учитывает микроструктуру образца, что делает возможным расчет системы металл-диэлектрик. Приближение применимо также для гранулированных сплавов, которые состоят из металлических компонент. Поэтому данную методику можно рассматривать как универсальное приближение для описания широкого класса наноструктурных материалов. В настоящей статье обсуждаются различные методы эффективной среды. В них металлическая составляющая накомпозитов и диэлектрическая матрица заменяются эффективной средой с эффективной диэлектрической проницаемостью εeff. Необходимо, чтобы частицы (гранулы) в таких структурах были малы по сравнению с длиной волны падающего на образец электромагнитного излучения. Основываясь на этом условии, мы рассчитали спектральные зависимости экваториального эффекта Керра (ЭЭК) в магнитных нанокомпозитах на примере структуры (CoFeZr)(Al2O3) при различных концентрациях магнитной компоненты. Моделирование проводили при малых и больших значениях концентрации (ниже и выше порога перколяции). Спектральные зависимости получали с учетом форм-фактора наночастиц и квазиклассического размерного эффекта. В работе обсуждается вклад различных механизмов, влияющих на вид спектров ЭЭК. С помощью симметризованного приближения Максвелла-Гарнетта найдены эффективные значения размера гранул исследуемых нанокомпозитов и рассчитан эффективный тензор диэлектрической проницаемости (ТДП). Полученные значения ТДП позволили смоделировать спектральные зависимости магнитооптического экваториального эффекта Керра. Сделаны выводы об особенностях полученных спектральных зависимостей в видимой и инфракрасной области спектра. Отмечена фундаментальная и практическая значимость полученных результатов и показана важность методов эффективной среды для изучения оптических, транспортных и магнитооптических свойств магнитных нанокомпозитов.
Для цитирования:
Яшин М.М., Мирзокулов Х.Б. Симметризованное приближение Максвелла–Гарнетта как эффективный метод исследования нанокомпозитов. Russian Technological Journal. 2019;7(4):92-100. https://doi.org/10.32362/2500-316X-2019-7-4-92-100
For citation:
Yashin M.M., Mirzokulov H.B. Symmetrized Maxwell–Garnett Approximation as an Effective Method for Studying Nanocomposites. Russian Technological Journal. 2019;7(4):92-100. (In Russ.) https://doi.org/10.32362/2500-316X-2019-7-4-92-100