Вплив застійного шару на довжину вільного пробігу фотонів у кон-центрованих суспензіях наночастинок
DOI:
https://doi.org/10.18524/0367-1631.2023.61.290219Ключові слова:
суспензії наночастинок, застійний шар, розсіяння світла, фотонний транспорт, гідродинамічний радіусАнотація
У роботі аналізується можливість визначення товщини і показника заломлення застійного шару наночастинок у концентрованих суспензіях за транспортними характеристиками фотонів розсіяного світла Аналіз базується на фізично прозорому узагальненні поняття однократного розсіяння на системах, у яких кількість частинок в об’ємах з лінійними розмірами порядку довжини світлової хвилі в середовищі значно перевищує одиницю. Це узагальнення здійснюється в рамках уявлення про компактні групи частинок, дозволяє вийти за межі традиційного наближення Борна та врахувати багаточастинкові ефекти, яким відповідають ті області інтегрування в членах ітераційного ряду для розсіяного поля, де внутрішні пропагатори мають поведінку типу дельта-функції. Як результат, обчислення транспортних характеристик фотонів виявляється можливим без детального моделювання процесів багаточастинкових розсіянь і кореляцій у системі.
Досліджено теоретичну залежність довжини вільного пробігу фотонів від показника заломлення та товщини застійного шару, показано їх помітний вплив на неї. Збільшення показника заломлення при фіксованій товщині шару зменшує довжину пробігу внаслідок збільшення оптичної густини суспензії. Характер залежності довжини пробігу фотонів від товщини шару визначається співвідношенням між значеннями його показника заломлення і показника заломлення базової рідини. Вона є зростаючою, коли перший є меншим за другий, але спадає в противному випадку. Експериментально спостережуване збільшення довжини пробігу з концентрацією частинок традиційно пояснюється проявом вищих кореляційних ефектів. Наша теорія показує що наявність застійного шару заплутує ситуацію, оскільки обидва фактори можуть як підсилювати, так і послаблювати один одного. Для розв’язання цього питання потрібна постановка нових спеціально спланованих експериментів.
Посилання
Баліка С. Д. Визначення ζ-потенціалу нанофлюїдів на базі розчинів електролітів за результатами вимірювань методами електричної спектроскопії та лазерної кореляційної спектроскопії // Фізика аеродисперсних систем. – 2022. – № 60. – С. 143-152.
Sushko M. Ya. Dielectric Permittivity of Suspensions // JETP. – 2007. – Vol. 105, no. 2. – P. 426-431.
Sushko M. Ya. and Semenov A. K. Rigorously solvable model for the electrical conductivity of dispersions of hard-core–penetrable-shell particles and its applications // Physical Review E. – 2019. – Vol. 100. – P. 052601, 14 p.
Железный В. П., Семенюк Ю. В., Гоцульский В. Я., Никулин А. Г., Шимчук Н. А., Лукьянов Н. Н. Методические особенности изучения процессов кипения в свободном объеме нанофлюида изопропанол/Al2O3 // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. – 2014. – Vol. 68. – P. 39-45.
Bohren C. F. and Huffman D. R. Absorption and scattering of light by small particles. – Wiley, 1998. – 535 p.
Sushko M. Ya. Molecular Light Scattering of Multiplicity 1.5 // JETP. – 2004. – Vol. 99, no. 6. – P. 1183-1188.
Sushko M. Ya. Compact group approach to analysis of the dielectric and optical characteristics of finely dispersed systems and liquids // Journal of Physical Studies. – 2009. – Vol. 13, no. 4. – P. 4708-1-5.
Balika S. D., Sushko M. Ya. Photon transport in suspensions of nanoparticles: On the effects of the electric double layer // Ukrainian Conference with International Participation “Chemistry, physics and technology of surface”. 26-27 May 2021, Kyiv, Ukraine. Book of Abstracts. – P. 29.
Wertheim M. S. Exact Solution of the Percus-Yevick Integral Equation for Hard Spheres // Physical Review Letters. – 1963. – Vol. 10. – P. 321.
Saulnier P. M., Zinkin M. P. and Watson G. H. Scatterer correlation effects on photon transport in dense random media // Physical Review B. – 1990. – Vol. 2, no. 4. – P. 2622-2624.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Attribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) роботи, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
