Interaction of Electromagnetic Radiation with the Metallic Fractal Clusters. Part 2

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

The article continues the discussion of effects occurring in the polymer threads with the metallic fractal clusters (see Photonics Russia. 2025;19(1):14–27. DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2025.19.1.14.27) and considers the features of capturing external radiation with a wavelength λ in the optical wavelength range by the fractal clusters made of spherical metal particles with the radius R. An explanation is given to the effect generation conditions titled “photon localization” when the condition R << λ is met.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Pyotr P. Maltsev

Inter-Agency Analytical Research Center of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: p.p.maltsev@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9160-5272

Dr. of Sciences (Tech.), Professor, Leading Researcher

Russian Federation, Moscow

References

  1. P. P. Maltsev. Pulsed Optical and X-ray Radiation of Fractals: Review of Hypotheses. Part II. Micro-Breakdown of Fractals made of Metamaterials. Photonics Russia. 2024;18(7):522–534. https://doi.org/10.22184/1993-7296.FRos.2024.18.7.522.534 П. П. Мальцев. Импульсные оптические и рентгеноские излучения фракталов: обзор гипотез. Часть 2. Микропробой фракталов из метаматериалов. Фотоника. 2024;18(7):522–534.
  2. P. P. Maltsev, A. A. Ganzha, V. Yu. Pavlov, A. O. Mikhalev, A. I. Kozlitin, V. V. Saraikin. Low-Filed Electron Emission from Fractals on Metamaterials. Russian Microelectronics. 2024. 53(5): 483–491.
  3. P. P. Maltsev, A. A. Ganzha, V. Yu. Pavlov, A. O. Mikhalev, A. I. Kozlitin. Formation of Polymer Threads with a Nanosized Aluminum Topology. Russian Microelectronics. 2023; 52(4):312–316.
  4. P. P. Maltsev, A. A. Ganzha, V. Yu. Pavlov, A. O. Mikhalev, and A. I. Kozlitin. Formation of Polymer Threads with Nanoscale Aluminum Formations. Nanobiotechnology Reports. 2022; 17(7): S15–S17.
  5. Fizicheskie velichiny: Spravochnik / [A. P. Babichev i dr.]; Pod red. I. S. Grigor’eva, E. Z. Mejlihova. Moskva: Energoatomizdat, 1991. 1231p. Физические величины: Справочник / [А. П. Бабичев и др.]; Под ред. И. С. Григорьева, Е. З. Мейлихова. Москва: Энергоатомиздат, 1991. 1231p.
  6. P. P. Mal’cev, A. A. Ganzha, V. Yu. Pavlov, A. O. Mihalev, A. I. Kozlitin, V. V. Sarajkin. Ocenka znachenij radial’noj plazmennoj chastoty dlya polimernoj niti s nanoostrovkami alyuminiya. Nano- i mikrosistemnaya tekhnika. 2024; 26(1): 25–32. П. П. Мальцев, А. А. Ганжа, В. Ю. Павлов, А. О. Михалев, А. И. Козлитин, В. В. Сарайкин. Оценка значений радиальной плазменной частоты для полимерной нити с наноостровками алюминия. Нано- и микросистемная техника. 2024; 26(1): 25–32.
  7. P. P. Mal’cev, A. A. Ganzha, V. Yu. Pavlov, A. O. Mihalev, A. I. Kozlitin, V. V. Sarajkin. Vozmozhnost’ predstavleniya metasolenoida, kak polimernoj niti s neregulyarnymi cepochkami nanoostrovkov alyuminiya. Nano- i mikrosistemnaya tekhnika. 2024; 26(2): 81–89. П. П. Мальцев, А. А. Ганжа, В. Ю. Павлов, А. О. Михалев, А. И. Козлитин, В. В. Сарайкин. Возможность представления метасоленоида, как полимерной нити с нерегулярными цепочками наноостровков алюминия. Нано- и микросистемная техника. 2024; 26(2): 81–89.
  8. V. G. Veselago. Elektrodinamika veshchestv s odnovremenno otricatel’nymi znacheniyami ε i µ. Uspekhi fizicheskih nauk. 1967; 92(7): 517–526. В. Г. Веселаго. Электродинамика веществ с одновременно отрицательными значениями ε и µ. Успехи физических наук. 1967; 92(7): 517–526.
  9. A. I. Malkin. Zakonomernosti i mekhanizmy effekta Rebindera. Kolloidnyj zhurnal. 2012; 74:239–254. А. И. Малкин. Закономерности и механизмы эффекта Ребиндера. Коллоидный журнал. 2012; 74:239–254.
  10. Mal’cev P.P., Ganzha A. A., Pavlov V.Yu., Mihalev A. O., Kozlitin A. I., Sarajkin V. V. Issledovanie polimernyh nitej s nanoostrovkovoj topologiej nanogeterostruktur alyuminiya. Nano- i mikrosistemnaya tekhnika. 2023; 25(5): 203–209. Мальцев П. П., Ганжа А. А., Павлов В. Ю., Михалев А. О., Козлитин А. И., Сарайкин В. В. Исследование полимерных нитей с наноостровковой топологией наногетероструктур алюминия. Нано- и микросистемная техника. 2023; 25(5): 203–209.
  11. Gluhovskoj E. G., Zhukov N. D. Protekanie toka v avtoemissionnom nanokontakte metall–poluprovodnik. Prikladnaya fizika. 2015; 3:5–9. Глуховской Е. Г., Жуков Н. Д. Протекание тока в автоэмиссионном наноконтакте металл–полупроводник. Прикладная физика. 2015; 3:5–9.
  12. Mihajlov A. I., Kabanov V. F., Zhukov N. D. Osobennosti avtoelektronnoj emissii iz submikronnyh vystupov sherohovatoj poverhnosti antimonida indiya. Pis’ma v ZhTF. 2015; 41(12):8–14. Михайлов А. И., Кабанов В. Ф., Жуков Н. Д. Особенности автоэлектронной эмиссии из субмикронных выступов шероховатой поверхности антимонида индия. Письма в ЖТФ. 2015; 41(12):8–14.
  13. Stecenko B. V. Otstuplenie ot formuly Faulera–Nordgejma dlya toka avtoemissii iz nanochastic. Zhurnal tekhnicheskoj fiziki. 2011;81(4):152–154. Стеценко Б. В. Отступление от формулы Фаулера–Нордгейма для тока автоэмиссии из наночастиц. Журнал технической физики. 2011;81(4):152–154.
  14. Gadiev R. M., Lachinov A. N., Kornilov V. M. et al. Anomal’no vysokaya provodimost’ vdol’ interfejsa dvuh polimernyh dielektrikov. Pis’ma v ZhETF. 2009;90(11):821–825. Гадиев Р. М., Лачинов А. Н., Корнилов В. М. и др. Аномально высокая проводимость вдоль интерфейса двух полимерных диэлектриков. Письма в ЖЭТФ. 2009;90(11):821–825.
  15. Senichkin A. P., Bugaev A. S., Yachmenev A. E. Osobennosti vol’t–ampernyh harakteristik sistemy nanonitej iz atomov olova, vstroennyh v kristall arsenida galliya. Nano- i mikrosistemnaya tekhnika. 2012;11:52–54. Сеничкин А. П., Бугаев А. С., Ячменев А. Э. Особенности вольт–амперных характеристик системы нанонитей из атомов олова, встроенных в кристалл арсенида галлия. Нано- и микросистемная техника. 2012;11:52–54.
  16. RU Patent 2650576 Nanorazmernaya struktura s profilem legirovaniya v vide nanonitej iz atomov olova / Mal’cev P.P., Bugaev A. S., Yachmenev A. E. et al. (16.04.2018, № zayavki: 2016139392). RU Patent 2650576 Наноразмерная структура с профилем легирования в виде нанонитей из атомов олова / Мальцев П. П., Бугаев А. С., Ячменев А. Э. и др. (16.04.2018, № заявки: 2016139392).
  17. Lushnikov A. A., Maksimenko V. V., Simonov A. Ya. Pogloshchenie nizkochastotnogo elektromagnitnogo izlucheniya melkimi metallicheskimi chasticami. FTT. 1978;20(2):505–509. Лушников А. А., Максименко В. В., Симонов А. Я. Поглощение низкочастотного электромагнитного излучения мелкими металлическими частицами. ФТТ. 1978;20(2):505–509.
  18. Lushnikov A. A., Maksimenko V. V., Simonov A. Ya., Sutugin A. G. Rasseyanie elektromagnitnyh voln zaryazhennymi chasticami. Izvestiya Vuzov. Radiofizika. 1984; XXVII(6):726–733. Лушников А. А., Максименко В. В., Симонов А. Я., Сутугин А. Г. Рассеяние электромагнитных волн заряженными частицами. Известия Вузов. Радиофизика. 1984; XXVII(6):726–733.
  19. Maksimenko V. V., Krikunov V. A., Lushnikov A. A., Potapov V. K. Poverhnostnye plazmon–polyaritony v ostrovkovoj metallicheskoj plenke. Poverhnost’. Fizika, himiya, mekhanika. 1988;10:21–28. Максименко В. В., Крикунов В. А., Лушников А. А., Потапов В. К. Поверхностные плазмон–поляритоны в островковой металлической пленке. Поверхность. Физика, химия, механика. 1988;10:21–28.
  20. Maksimenko V. V., Lushnikov A. A. Fazovyj perekhod vidimost’–nevidimost’ vo fraktal’nom klastere. Pis’ma v ZhETF. 1993; 54(4):204–209. Максименко В. В., Лушников А. А. Фазовый переход видимость–невидимость во фрактальном кластере. Письма в ЖЭТФ. 1993; 54(4):204–209.
  21. Mal’cev P. P., Galyamov B.Sh., Maksimenko V. V. Sposob preobrazovaniya izlucheniya v kogerentnyj svet ustrojstvami mikronnogo razmera. Avtorskoe svidetel’stvo № 95115865/25 ot 30.10.96 g. Мальцев П. П., Галямов Б. Ш., Максименко В. В. Способ преобразования излучения в когерентный свет устройствами микронного размера. Авторское свидетельство № 95115865/25 от 30.10.96 г.
  22. Maksimenko V. V. Osobennosti pogloshcheniya sveta fraktal’nym klasterom. Optika atmosfery i okeana. 1997; 10(10):21–28. Максименко В. В. Особенности поглощения света фрактальным кластером. Оптика атмосферы и океана. 1997; 10(10):21–28.
  23. Andreev G. B., Maksimenko V. V. Otsutstvie diffuzii cherez fraktal’nuyu granicu dvuh sred. Teoreticheskaya i matematicheskaya fizika. 2001; 128(2):309–319. Андреев Г. Б., Максименко В. В. Отсутствие диффузии через фрактальную границу двух сред. Теоретическая и математическая физика. 2001; 128(2):309–319.
  24. Mal’cev P. P., Galyamov B. Sh., Maksimenko V. V. Fraktal’nye klastery i mikrosistemnaya tekhnika. Lokalizaciya sveta, inducirovannoe izluchenie, "sverhprovodimost’ sveta", "teleportaciya". Mikrosistemnaya tekhnika. 2001;9:13–19. Мальцев П. П., Галямов Б. Ш., Максименко В. В. Фрактальные кластеры и микросистемная техника. Локализация света, индуцированное излучение, «сверхпроводимость света», «телепортация». Микросистемная техника. 2001;9:13–19.
  25. Mal’cev P. P., Galyamov B. Sh., Maksimenko V. V. Fraktal’nye klastery i mikrosistemnaya tekhnika. Dielektricheskaya pronicaemost’ fraktal’nogo klastera. Mikrosistemnaya tekhnika. 2001; 8:25–30. Мальцев П. П., Галямов Б. Ш., Максименко В. В. Фрактальные кластеры и микросистемная техника. Диэлектрическая проницаемость фрактального кластера. Микросистемная техника. 2001; 8:25–30.
  26. Mal’cev P. P., Galyamov B. Sh., Maksimenko V. V. Fraktal’nye klastery i mikrosistemnaya tekhnika. Lokalizaciya i ostanovka sveta v sisteme nepogloshchayushchih nanochastic. Mikrosistemnaya tekhnika. 2001; 7:29–35. Мальцев П. П., Галямов Б. Ш., Максименко В. В. Фрактальные кластеры и микросистемная техника. Локализация и остановка света в системе непоглощающих наночастиц. Микросистемная техника. 2001; 7:29–35.
  27. Maksimenko V. V., Kupriyanov L. Yu., Zagajnov V. A. Effektivnaya dielektricheskaya pronicaemost’ fraktal’nogo klastera. Rossijskie nanotekhnologii. 2009;4:46–50. Максименко В. В., Куприянов Л. Ю., Загайнов В. А. Эффективная диэлектрическая проницаемость фрактального кластера. Российские нанотехнологии. 2009;4:46–50.
  28. Boren S., Hafmen D. Pogloshchenie i rasseyanie sveta malymi chasticami. – M.: Mir. 1986. Борен С., Хафмен Д. Поглощение и рассеяние света малыми частицами. – М.: Мир. 1986.
  29. Maksimenko V. V. Lokalizaciya sveta v neuporyadochennyh dispersnyh sredah (avtoreferat dissertacii na soiskanie uchenoj stepeni d. f.-m.n. Dissertacionnyj sovet D 217.024.01 v OAO «Ordena Trudovogo Krasnogo Znameni Nauchno–issledovatel’skij fiziko–himicheskij institut im. L. Ya. Karpova». – Moskva. 2015. Максименко В. В. Локализация света в неупорядоченных дисперсных средах (автореферат диссертации на соискание ученой степени д. ф.- м. н. Диссертационный совет Д 217.024.01 в ОАО «Ордена Трудового Красного Знамени Научно–исследовательский физико–химический институт им. Л. Я. Карпова». – Москва. 2015.
  30. Ganzha A. A. Issledovaniya atmosfernogo elektrichestva s pomoshch’yu kvantovo–strukturnyh nitej. Materialy Vosemnadcatoj Vserossijskoj Otkrytoj konferencii s mezhdunarodnym uchastiem «Sovremennye problemy distancionnogo zondirovaniya Zemli iz kosmosa». 16–20 noyabrya. 2020. IKI RAN, 2020. S. 145. https://doi.org/10.21046/18DZZconf-2020a Ганжа А. А. Исследования атмосферного электричества с помощью квантово–структурных нитей. Материалы Восемнадцатой Всероссийской Открытой конференции с международным участием «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». 16–20 ноября. 2020. ИКИ РАН, 2020. С. 145. https://doi.org/10.21046/18DZZconf-2020a
  31. Gurevich A. V., Zybin K. P. Proboj na ubegayushchih elektronah i elektricheskie razryady vo vremya grozy. Uspekhi fizicheskih nauk. 2001; 171(11):1177–1199. Гуревич А. В., Зыбин К. П. Пробой на убегающих электронах и электрические разряды во время грозы. Успехи физических наук. 2001; 171(11):1177–1199.
  32. Maltsev P. P. Pulsed Optical and X-ray Radiation of Fractals: Review of Hypotheses. Part I. Micro Runaway Breakdown. Photonics Russia. 2024;18(5): 358–374. https://doi.org/10.22184/1993-7296.FRos.2024.18.5.358.374 Мальцев П. П. Импульсные оптические и рентгеновские излучения фракталов: обзор гипотез. Часть 1. Микропробой на убегающих электронах. Фотоника. 2024;18(5): 358–374. https://doi.org/10.22184/1993-7296.FRos.2024.18.5.358.374

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 11. Map of the Al surface of a polymer thread with aluminum nanoislands in the form of metallic fractal clusters

Download (304KB)
Indexing metadata
3. Fig. 12. Conception of a typical virtual photon: a) photon propagator loop; b) system of equations for four types of propagators, its reduction to one equation for the propagator in the gauge with zero scalar potential in the fifth line and provision of the irreducible polarization operator (density-density) in the sixth line

Download (105KB)
Indexing metadata
4. Fig. 13. Discharges: a) electric discharge in the direction of electromagnetic wave propagation along a polymer thread made of aramid fibers with aluminum nanoislands; b) high-altitude sprite discharge (source [32])

Download (263KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Maltsev P.P.