금속 및 유전체 나노입자의 레이저빔 상호작용에 관한 연구 (Study on Laser Interaction with Metallic and Dielectric Nanoparticles in Free Space)

서지정보

· 발행기관 : 대한기계학회
· 수록지 정보 : 대한기계학회논문집 B / 42권 / 2호 / 129 ~ 135페이지
· 저자명 : 김주한, 최해운

초록

가시광 영역의 레이저 파장이 100 nm 반경의 나노입자에 조사되었을 때, 금속입자와 유전입자의 산란 및 열손실에 대한 연구결과가 제시되었다. 사용된 금속입자는 은 입자와 티타늄 입자이며, 유전물질로는 Al2O3가 사용되었다. 시뮬레이션 결과 200 nm 크기에 500 nm 파장의 레이저를 조사했을 때, 금속입자는 10-17Watt 크기의 에너지 흡수가 발생한 반면 Al2O3 입자의 경우는 10-19Watt로 상대적으로 낮은 에너지 흡수를 보였다. 에너지 흐름을 알 수 있는 Heat flux 방향을 비교 하였을 때, 금속의 경우 내부에서 발열된 에너지가 표면을 통해 외부로 방사되는 반면, 유전 입자의 경우는 발열 에너지가 대부분 내부에 갇혀 있는 형태를 보여 주었다. 시뮬레이션 결과 레이저광이 나노입자에 조사되었을 때, 금속입자가 유전입자에 비해서 훨씬 많은 양의 에너지 흡수 또는 발열됨이 확인되었고, 전체적인 에너지 방사의 형태는 매크로 스케일의 형태와 유사하였다.

영어초록

Research results on the scattering and heat loss of metal and dielectric particles are presented when the visible laser irradiated nanoparticles with a radius of 100 nm. The particles used were silver and titanium as the metallic materials and Al2O3 as the dielectric material. Simulation results showed that the metal particles had an energy absorption of 10-17 Watt while the dielectric particles had a lower value of 10-19 Watt. By analyzing the direction of heat flux, it was found that the energy generated from inside a metallic particle radiated to the outside following the surface of the particle. However, the dielectric particles showed the form of the internally trapped exothermic energy. Simulation results showed that the metal particles generated a much larger amount of heat compared to that of the dielectric particles. The mechanism of the overall energy emission is similar to that of the macro scale. A detailed analysis was presented with the simulation results and theories.

참고자료

· 없음