پلاسمون، نوسانات جمعی الکترونهای رسانش فلز در هنگام عبور الکترون پر انرژی است، اگر این الکترون ها درون حجم یک فلز قرار داشته باشد به آنها پلاسمون های حجمی گفته می شود. در سال 1956، گروهی از پژوهشگران به صورت تحلیلی دلیل افت سریع انرژی الکترون ها در عبور از فلزات را بیان نمودند و نتیجه گرفتند که این انرژی صرف حرکت تجمعی و نوسان گونه الکترون های آزاد فلز می شود و آن را پلاسمون نامید. دلیل این نام گذاری شباهت این نوسانات الکترون ها با نوسان های ذرات محیط پلاسما بود .
الف: نورون ب: ژیلا
محلول کلوئیدی از نانوذرات طلا به دلیل جذب پلاسمون سطحی، رنگ قرمز شدیدی را از خود نشان می دهد . وجود یک فصل مشترک بین مواد با ثابت دی الکتریک مختلف، ممکن است به فرایندهای تحریک ویژه سطحی منجر شود. فصل مشترک میان ماده ای با ثابت دی الکتریک مثبت و ماده ای با ثابت دی الکتریک منفی مثل فلزات، می تواند باعث انتشار امواج الکترومغناطیسی ویژه ای شود که امواج پلاسمون سطحی خوانده می شوند و در محدوده نزدیک سطح باقی می ماند. این تشدید پلاسمون سطحی، توسط حرکت همدوس الکترون های باند هدایت، که با میدان الکترومغناطیس برهم کنش می کند، بوجود می آید. فرکانس و عرض جذب پلاسمون وابسته به شکل و اندازه نانوذرات فلزی است، همچنین به ثابت دی الکتریک محیط و فلز هم وابسته است. فلزات نجیب مثل نقره و طلا دارای یک تشدید پلاسمون مرئی بسیار قوی هستند، این در حالی است که بسیاری از دیگر فلزات واسطه، فقط یک باند جذبی ضعیف و پهن در ناحیه فرابنفش دارند. این تفاوت مربوط به کوپلای قوی موجود میان انتقال پلاسمون و تحریک بین باندی است، همچنین الکترون های باند هدایت فلزات نجیب می توانند آزادانه و مستقل از پس زمینه یونی حرکت کنند. یون ها فقط به عنوان مراکز پراکنده کننده عمل می کنند. این مسئله در فلزات نجیب قابلیت پلاریزاسیون زیادی را به الکترون ها می دهد که تشدید پلاسمون را به سمت فرکانس های پایین جابه جا می کند.
پلاسمون را می توان در تصویرکلاسیکی به عنوان نوسان جمعی الکترون های آزاد دانست و با توجه به یون های مثبت ثابت در یک فلز شرح داد. برای تجسم نوسان پلاسما، تصور کنید یک مکعب فلزی در یک میدان الکتریکی خارجی که جهت آن به سمت راست است، قرار می گیرد. پس الکترون های فلز به طرف چپ کشیده می شوند و یون های مثبت در طرف راست باقی می مانند، اکنون اگر میدان الکتریکی خارجی از بین برود الکترون ها به طرف راست حرکت می کنند و همدیگر را دفع کرده و توسط یونهای مثبت جذب می شوند در واقع الکترون ها شروع به نوسان در یک فرکانس خاص می کنند. که به این نوسانات طولی الکترون های رسانش در فلز نوسان پلاسما گفته می شود، که پلاسمون یک کوانتوم از این نوسانات پلاسماست. شرط نوسان به این صورت است که فرکانس فوتون های پرتو تابش شده با فرکانس طبیعی الکترون های سطحی یکسان باشد.
به پلاسمون های تشکیل شده در سطح مشترک یک فلز و دی الکتریک پلاسمون های سطحی می گویند . پلاسمون های سطح توسط فوتون های نورمرئی یا فرابنفش برانگیخته می شوند که به این پدیده تشدید پلاسمون سطحی گفته می شود. پلاسمون های سطحی، پلاسمون های محدود شده به سطح هستند و به شدت با نور ناشی از پلاریتون ها واکنش نشان می دهند. آن ها در فصل مشترک بین خلاء و مواد با ثابت دی الکتریک موهومی کوچک مثبت و حقیقی بزرگ منفی (معمولاً فلز و دیالکتریک آلاییده) رخ می دهد. برای بررسی پلاسمون سطحی، ابتدا باید رفتار فلزات در مقابل میدان الکترومغناطیسی نور مورد مطالعه قرار گیرد. پاسخ اپتیکی فلزات توسط تابع دی الکتریک آن ها شناخته می شود.
الف: نورون ب: ژیلا
محلول کلوئیدی از نانوذرات طلا به دلیل جذب پلاسمون سطحی، رنگ قرمز شدیدی را از خود نشان می دهد . وجود یک فصل مشترک بین مواد با ثابت دی الکتریک مختلف، ممکن است به فرایندهای تحریک ویژه سطحی منجر شود. فصل مشترک میان ماده ای با ثابت دی الکتریک مثبت و ماده ای با ثابت دی الکتریک منفی مثل فلزات، می تواند باعث انتشار امواج الکترومغناطیسی ویژه ای شود که امواج پلاسمون سطحی خوانده می شوند و در محدوده نزدیک سطح باقی می ماند. این تشدید پلاسمون سطحی، توسط حرکت همدوس الکترون های باند هدایت، که با میدان الکترومغناطیس برهم کنش می کند، بوجود می آید. فرکانس و عرض جذب پلاسمون وابسته به شکل و اندازه نانوذرات فلزی است، همچنین به ثابت دی الکتریک محیط و فلز هم وابسته است. فلزات نجیب مثل نقره و طلا دارای یک تشدید پلاسمون مرئی بسیار قوی هستند، این در حالی است که بسیاری از دیگر فلزات واسطه، فقط یک باند جذبی ضعیف و پهن در ناحیه فرابنفش دارند. این تفاوت مربوط به کوپلای قوی موجود میان انتقال پلاسمون و تحریک بین باندی است، همچنین الکترون های باند هدایت فلزات نجیب می توانند آزادانه و مستقل از پس زمینه یونی حرکت کنند. یون ها فقط به عنوان مراکز پراکنده کننده عمل می کنند. این مسئله در فلزات نجیب قابلیت پلاریزاسیون زیادی را به الکترون ها می دهد که تشدید پلاسمون را به سمت فرکانس های پایین جابه جا می کند.
پلاسمون را می توان در تصویرکلاسیکی به عنوان نوسان جمعی الکترون های آزاد دانست و با توجه به یون های مثبت ثابت در یک فلز شرح داد. برای تجسم نوسان پلاسما، تصور کنید یک مکعب فلزی در یک میدان الکتریکی خارجی که جهت آن به سمت راست است، قرار می گیرد. پس الکترون های فلز به طرف چپ کشیده می شوند و یون های مثبت در طرف راست باقی می مانند، اکنون اگر میدان الکتریکی خارجی از بین برود الکترون ها به طرف راست حرکت می کنند و همدیگر را دفع کرده و توسط یونهای مثبت جذب می شوند در واقع الکترون ها شروع به نوسان در یک فرکانس خاص می کنند. که به این نوسانات طولی الکترون های رسانش در فلز نوسان پلاسما گفته می شود، که پلاسمون یک کوانتوم از این نوسانات پلاسماست. شرط نوسان به این صورت است که فرکانس فوتون های پرتو تابش شده با فرکانس طبیعی الکترون های سطحی یکسان باشد.
به پلاسمون های تشکیل شده در سطح مشترک یک فلز و دی الکتریک پلاسمون های سطحی می گویند . پلاسمون های سطح توسط فوتون های نورمرئی یا فرابنفش برانگیخته می شوند که به این پدیده تشدید پلاسمون سطحی گفته می شود. پلاسمون های سطحی، پلاسمون های محدود شده به سطح هستند و به شدت با نور ناشی از پلاریتون ها واکنش نشان می دهند. آن ها در فصل مشترک بین خلاء و مواد با ثابت دی الکتریک موهومی کوچک مثبت و حقیقی بزرگ منفی (معمولاً فلز و دیالکتریک آلاییده) رخ می دهد. برای بررسی پلاسمون سطحی، ابتدا باید رفتار فلزات در مقابل میدان الکترومغناطیسی نور مورد مطالعه قرار گیرد. پاسخ اپتیکی فلزات توسط تابع دی الکتریک آن ها شناخته می شود.
wiki: تشدید پلاسمون سطحی