Maximal electromagnetic coupling between arbitrary-shaped nanotubes

doi:10.1016/j.enganabound.2025.106483

Maximal electromagnetic coupling between arbitrary-shaped nanotubes

2025-09-29

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PRE

AI

Constantinos Valagiannopoulos

Κ

Κωνσταντίνος Κώστας *

DOI：10.1016/j.enganabound.2025.106483

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研究了电磁波与具有任意形状截面的纳米管对相互作用的机理。研究首先通过全面考察具有圆形边界的纳米管对，以识别能够增强电场集中的结构、纹理和激励参数。这一初始步骤生成一个设计空间，在该空间内确定感兴趣区域，以构建一个形状优化问题，目标是通过修改边界表面来最大化纳米管内部的信号，同时保持其余运行参数的值不变。采用基于等几何分析的边界元法（IGABEM）来估算纳米管边界周围的电场，该结果随后用于求解整个边值问题。一种结合全局和局部优化器的混合优化方法，以及两种能够生成有效纳米管截面的几何参数化模型，补充了IGABEM方法以寻求最优设计。所获得的最优形状显著增强了电场集中度，其增幅可轻松超过圆形纳米管对对应值的30倍或更多。这种优异性能在广泛的波角和纳米管面积范围内得以保持，因此验证了结果的鲁棒性及其在广泛应用中的潜在适用性。最后，本工作中开发的计算方法可轻松扩展用于分析有限数量的纳米管阵列，而通过报道的最优形状获得的见解为它们在电磁光栅和光子超表面等集体结构中的优化和精细调整铺平了道路。

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