Ван-дер-Ваальсівська взаємодія сферичних металевих наночастинок із взаємно індукoваною поляризацією
An influence of multipole plasmonic resonances, excited on the surface of the spherical metallic nanoparticles, on van der Waals interaction between nanoparticles is investigated in this work. The relations for the size dependences of the interaction free energy, Hamaker parameter and van der Waals...
Gespeichert in:
| Datum: | 2025 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Englisch |
| Veröffentlicht: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2025
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/763 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Institution
Chemistry, Physics and Technology of Surface| _version_ | 1856543965643276288 |
|---|---|
| author | Smirnova, N. A. Korotun, A. V. Titov, I. M. Stegantsev, E. V. |
| author_facet | Smirnova, N. A. Korotun, A. V. Titov, I. M. Stegantsev, E. V. |
| author_sort | Smirnova, N. A. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-01-23T12:24:52Z |
| description | An influence of multipole plasmonic resonances, excited on the surface of the spherical metallic nanoparticles, on van der Waals interaction between nanoparticles is investigated in this work. The relations for the size dependences of the interaction free energy, Hamaker parameter and van der Waals force are obtained. It is shown that the improper integral, included in the obtained expressions, is convergent, and the sum is easily calculated due to the fast convergence of the series at increasing multipolarity. The calculations were performed for the case of interaction between spherical nanoparticles of the different radii and different metals in air, on the surface of which the localized plasmonic resonances are excited. It is found that the increase in the distance between the nanoparticles results in the decrease in free energy and van der Waals force and in the increase in Hamaker parameter. In turn, the free energy practically does not change with the change of nanoparticle material and increases sharply with the increase in radius of nanoparticles. In contrast to the free energy, the increase in the nanoparticle radius results in the decrease in Hamaker parameter. The decrease in Hamaker parameter at the same distance between particles takes place when changing their composition (using metals with decreasing plasma frequency). The distance between nanoparticles, at which the sharp decrease in van der Waals force changes to the smooth one, has been determined. The comparison of the calculation results with the case of van der Waals interaction between spherical nanoparticles, caused by electromagnetic fluctuations with the continuous spectrum, is carried out. It is shown that the qualitative character of the size dependences of the free energy and Hamaker parameter remains the same: the free energy decreases and Hamaker parameter increases with increasing distance between interacting nanoparticles. At the same time in the case of the particles with the localized plasmons, excited on their surfaces, the free energy is greater and Hamaker parameter is less than in the case of electromagnetic fluctuations with the continuous spectrum. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:35:35Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-763 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | English |
| last_indexed | 2026-02-08T08:11:37Z |
| publishDate | 2025 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-7632026-01-23T12:24:52Z Van der Waals interaction between spherical metallic nanoparticles with mutually induced polarization Ван-дер-Ваальсівська взаємодія сферичних металевих наночастинок із взаємно індукoваною поляризацією Smirnova, N. A. Korotun, A. V. Titov, I. M. Stegantsev, E. V. van der Waals interaction surface plasmonic resonance free energy Hamaker parameter spherical metallic nanoparticles взаємодія Ван-дер-Ваальса поверхневий плазмонний резонанс вільна енергія параметр Гамакера сферичні металеві наночастинки An influence of multipole plasmonic resonances, excited on the surface of the spherical metallic nanoparticles, on van der Waals interaction between nanoparticles is investigated in this work. The relations for the size dependences of the interaction free energy, Hamaker parameter and van der Waals force are obtained. It is shown that the improper integral, included in the obtained expressions, is convergent, and the sum is easily calculated due to the fast convergence of the series at increasing multipolarity. The calculations were performed for the case of interaction between spherical nanoparticles of the different radii and different metals in air, on the surface of which the localized plasmonic resonances are excited. It is found that the increase in the distance between the nanoparticles results in the decrease in free energy and van der Waals force and in the increase in Hamaker parameter. In turn, the free energy practically does not change with the change of nanoparticle material and increases sharply with the increase in radius of nanoparticles. In contrast to the free energy, the increase in the nanoparticle radius results in the decrease in Hamaker parameter. The decrease in Hamaker parameter at the same distance between particles takes place when changing their composition (using metals with decreasing plasma frequency). The distance between nanoparticles, at which the sharp decrease in van der Waals force changes to the smooth one, has been determined. The comparison of the calculation results with the case of van der Waals interaction between spherical nanoparticles, caused by electromagnetic fluctuations with the continuous spectrum, is carried out. It is shown that the qualitative character of the size dependences of the free energy and Hamaker parameter remains the same: the free energy decreases and Hamaker parameter increases with increasing distance between interacting nanoparticles. At the same time in the case of the particles with the localized plasmons, excited on their surfaces, the free energy is greater and Hamaker parameter is less than in the case of electromagnetic fluctuations with the continuous spectrum. В роботі досліджено вплив збуджених на поверхні сферичних металевих наночастинок мультипольних плазмонних резонансів на Ван-дер-Ваальсівську взаємодію між наночастинками. Отримано співвідношення для розмірних залежностей вільної енергії взаємодії, параметра Гамакера та сили Ван-дер-Ваальса. Показано, що невласний інтеграл, що входить в отримані вирази, є схожим, а сума легко обчислюється внаслідок швидкої збіжності ряду зі збільшенням мультипольності. Розрахунки проводилися для випадку взаємодії сферичних наночастинок різного радіуса та різних металів, що знаходяться у повітрі, на поверхні яких збуджено локалізовані плазмонні резонанси. Встановлено, що вільна енергія та сила Ван-дер-Ваальса зменшуються, а параметр Гамакера збільшується зі збільшенням відстані між наночастинками. У свою чергу, вільна енергія практично не змінюється при зміні матеріалу наночастинок і різко зростає зі збільшенням їхнього радіуса. На відміну від вільної енергії, параметр Гамакера зменшується зі збільшенням радіуса наночастинок. Зменшення параметра Гамакера за однакової відстані між частинками має місце при зміні їхнього складу (використання металів із плазмовою частотою, що зменшується). Визначено відстань між наночастинками, за якої різке зменшення сили Ван-дер-Ваальса змінюється на плавне. Проведено порівняння результатів розрахунків із випадком Ван-дер-Ваальсівської взаємодії сферичних наночастинок, викликаної електромагнітними флуктуаціями з неперервним спектром. Показано, що якісний характер розмірних залежностей вільної енергії та параметра Гамакера зберігається: вільна енергія зменшується, а параметр Гамакера збільшується зі зростанням відстані між наночастинками, що взаємодіють. При цьому у випадку частинок із збудженими на їхніх поверхнях локалізованими плазмонами вільна енергія більша, а параметр Гамакера менший, ніж у випадку електромагнітних флуктуацій із неперервним спектром. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2025-03-01 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/763 10.15407/hftp16.01.083 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 16 No. 1 (2025): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 83-89 Химия, физика и технология поверхности; Том 16 № 1 (2025): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 83-89 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 16 № 1 (2025): Хімія, фізика та технологія поверхні; 83-89 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp16.01 en https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/763/781 Copyright (c) 2025 N. A. Smirnova, A. V. Korotun, I. M. Titov, E. V. Stegantsev https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 |
| spellingShingle | взаємодія Ван-дер-Ваальса поверхневий плазмонний резонанс вільна енергія параметр Гамакера сферичні металеві наночастинки Smirnova, N. A. Korotun, A. V. Titov, I. M. Stegantsev, E. V. Ван-дер-Ваальсівська взаємодія сферичних металевих наночастинок із взаємно індукoваною поляризацією |
| title | Ван-дер-Ваальсівська взаємодія сферичних металевих наночастинок із взаємно індукoваною поляризацією |
| title_alt | Van der Waals interaction between spherical metallic nanoparticles with mutually induced polarization |
| title_full | Ван-дер-Ваальсівська взаємодія сферичних металевих наночастинок із взаємно індукoваною поляризацією |
| title_fullStr | Ван-дер-Ваальсівська взаємодія сферичних металевих наночастинок із взаємно індукoваною поляризацією |
| title_full_unstemmed | Ван-дер-Ваальсівська взаємодія сферичних металевих наночастинок із взаємно індукoваною поляризацією |
| title_short | Ван-дер-Ваальсівська взаємодія сферичних металевих наночастинок із взаємно індукoваною поляризацією |
| title_sort | ван-дер-ваальсівська взаємодія сферичних металевих наночастинок із взаємно індукoваною поляризацією |
| topic | взаємодія Ван-дер-Ваальса поверхневий плазмонний резонанс вільна енергія параметр Гамакера сферичні металеві наночастинки |
| topic_facet | van der Waals interaction surface plasmonic resonance free energy Hamaker parameter spherical metallic nanoparticles взаємодія Ван-дер-Ваальса поверхневий плазмонний резонанс вільна енергія параметр Гамакера сферичні металеві наночастинки |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/763 |
| work_keys_str_mv | AT smirnovana vanderwaalsinteractionbetweensphericalmetallicnanoparticleswithmutuallyinducedpolarization AT korotunav vanderwaalsinteractionbetweensphericalmetallicnanoparticleswithmutuallyinducedpolarization AT titovim vanderwaalsinteractionbetweensphericalmetallicnanoparticleswithmutuallyinducedpolarization AT stegantsevev vanderwaalsinteractionbetweensphericalmetallicnanoparticleswithmutuallyinducedpolarization AT smirnovana vandervaalʹsívsʹkavzaêmodíâsferičnihmetalevihnanočastinokízvzaêmnoíndukovanoûpolârizacíêû AT korotunav vandervaalʹsívsʹkavzaêmodíâsferičnihmetalevihnanočastinokízvzaêmnoíndukovanoûpolârizacíêû AT titovim vandervaalʹsívsʹkavzaêmodíâsferičnihmetalevihnanočastinokízvzaêmnoíndukovanoûpolârizacíêû AT stegantsevev vandervaalʹsívsʹkavzaêmodíâsferičnihmetalevihnanočastinokízvzaêmnoíndukovanoûpolârizacíêû |