CALCULATION OF THE EFFECTIVE DIELECTRIC PERMITTIVITY OF A COMPOSITE MATERIAL CONTAINING A FILLER WITH NEGATIVE DIELECTRIC PERMITTIVITY

Cover Page

Cite item

Abstract

An explanation is provided for why the Bruggeman equation is unsuitable for calculating the effective permittivity of a composite material containing a filler with negative permittivity. Formulas have been derived for calculating the effective permittivity of a composite containing spherical nanoparticles of filler with negative permittivity. These formulas can be used in producing composite materials with specified permittivity when metal nanoparticles are used as fillers in composites. The existence of a non-monotonic “resonant” dependence of the effective dielectric permittivity on the concentration of filler nanoparticles is predicted in these cases.

About the authors

V. V. Tyurnev

Kirensky Institute of Physics, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: tyurnev@iph.krasn.ru
Russian Federation, 660036, Krasnoyarsk

References

  1. Б.А. Беляев, Ан.А. Лексиков, В.В. Тюрнев и др., ДАН. Физика, техн. 497, 5 (2021).
  2. D.A.G. Bruggeman, Ann. der Phys. Ser. 5 24, 636 (1935).
  3. D. J. Bergman and D. Stroud, Sol. St.Phys. 46, 147 (1992).
  4. T.C. Choy, Effective Medium Theory, Oxford (2016), Ch. 1.
  5. Б.А. Беляев, В. В. Тюрнев, ЖЭТФ 154, 716 (2018).
  6. G. B. Smith, Opt.Commun. 71, 279 (1989).
  7. T.G. Mackay and A. Lakhtakia, J.Nanophoton. 6, 069501 (2012).
  8. D. Schmidt and M. Schubert, J.Appl.Phys. 114, 083510 (2013).
  9. Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц, Теоретическая физика, т. 8, Электродинамика сплошных сред, Наука, Москва (1982), §§ 8, 4, 13.
  10. Л.А. Апресян, Д.В. Власов, ЖТФ 84(12), 23 (2014).
  11. Б.А. Беляев, В. В. Тюрнев, С.А. Ходенков, Письма в ЖТФ 47(23), 22 (2021).
  12. T.G. Mackay, J.Nanophoton. 1, 019501 (2007).
  13. P.B. Johnson and R.W. Christy, Phys.Rev.B 6, 4370 (1972).
  14. S. Babar and J.H. Weaver, Appl.Opt. 54, 477 (2015).
  15. Р. Фейнман, Р. Лейтон, М. Сэндс, Фейнмановские лекции по физике, вып. 5, Электричество и магнетизм, Мир, Москва (1977), гл. 6, § 4 (6.20) [R.P. Feynman, R.B. Leighton, and M. Sands, The Feynman Lectures on Physics.Vol. II: Mainly Electromagnetism and Matter, New York (2010),Ch. 6-4 (6.20)].
  16. S.N. Kasarowa, N.G. Sultanova, C.D. Ivanov et al., Opt.Materials 29, 1481 (2007).
  17. S.B. Aziz, S. Hussein, A.M. Hussein et al., Int. J. Metals 2013, Article ID 123657, http://dx.doi.org/10.1155/2013/123657.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).