Transverse optical binding for a dual dipolar dielectric nanoparticle dimer

瑞利散射 偶极子 电介质 折射率 凝聚态物理 物理 光学力 扭矩 分子物理学 材料科学 光学 光学镊子 量子力学
作者
Xiaoyong Duan,Graham D. Bruce,Kishan Dholakia,Zhiguo Wang,Feng Li,Yaping Yang
出处
期刊:Physical review [American Physical Society]
卷期号:103 (1) 被引量:4
标识
DOI:10.1103/physreva.103.013721
摘要

The physical origins of the transverse optical binding force and torque beyond the Rayleigh approximation have not been clearly expressed to date. Here, we present analytical expressions of the force and torque for a dual dipolar dielectric dimer illuminated by a plane wave propagating perpendicularly to the dimer axis. Using this analytical model, we explore the roles of the hybridized electric dipolar, magnetic dipolar, and electric-magnetic dipolar coupling interactions in the total force and torque on the particles. We find significant departures from the predictions of the Rayleigh approximation, particularly for high-refractive-index particles, where the force is dominated by the magnetic interaction. This results in an enhancement of the dimer stability by one to four orders of magnitude compared to the predictions of the Rayleigh approximation. For the case of torque, this is dominated by the coupling interaction and increases by an order of magnitude. Our results will help to guide future experimental work in optical binding of high-refractive-index dielectric particles.

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