Плазмон

В физике, плазмо́н в квазичастица, отвечающая квантованию плазменных колебаний, которые представляют собой коллективные колебания свободного электронного газа.

Объяснение

Плазмоны играют большую роль в оптических свойствах металлов. Свет с частотой ниже плазменной частоты отражается потому, что электроны в металле экранируют электрическое поле световой электромагнитной волны. Свет с частотой выше плазменной частоты проходит, потому что электроны не могут достаточно быстро ответить, чтобы экранировать его. В большинстве металлов плазменная частота находится в ультрафиолетовой области спектра, делая их блестящими в видимом диапазоне. В легированных полупроводниках плазменная частота находится обычно в ультрафиолетовой области.

Энергию плазмона можно оценить в модели почти свободных электронов как:

$E_{p} = \hbar \sqrt{\frac{n e^{2}}{m\epsilon_0}}$

где $n$ в плотность валентных электронов, $e$ в элементарный заряд, $m$ в масса электрона и $\epsilon_0$ в проницаемость вакуума.

Поверхностные плазмоны (плазмоны, ограниченные поверхностями) сильно взаимодействуют со светом, приводя к образованию поляритонов. Они играют роль в поверхностном усилении рамановского рассеяния света и в объяснении аномалий в дифракции металлов. Поверхностный плазмонный резонанс используется в биохимии, чтобы определять присутствие молекул на поверхности.

Локализованный поверхностный плазмон присутствует в мелких металлических частицах (наночастицах), таких как золото или серебро. При достаточно малых размерах частиц (диаметр частицы < длина волны входящего электромагнитного излучения), она может быть рассмотрена как колеблющийся диполь. Поглощенная энергия электромагнитного излучения может существенно нагревать наночастицы .

Возможное использование

Плазмоны рассматриваются как средство передачи информации в компьютерных чипах, так как провода для плазмонов могут быть намного тоньше, чем обычные провода, и могут поддерживать намного более высокие частоты (в режиме 100 ТГц, в то время как обычные провода обладают большими потерями при 10 ГГц). Они были также предложены как средство для литографии и микроскопии высокого разрешения из-за их чрезвычайно малых длин волн. Оба из этих применений с успехом были продемонстрированы в лабораториях.

Также плазмоны можно использовать для генерации излучения в структурах, называемых спазерами.

Ссылки

• http://home.hccnet.nl/ja.marquart/BasicSPR/BasicSpr01.htm
• http://www.qub.ac.uk/mp/con/plasmon/sp1.html
• http://www.photonics.com/spectra/research/XQ/ASP/preaid.101/QX/read.htm
• Plasmonic computer chips move closer
• Progress at Stanford for use in computers
• Slashdot: A Plasmonic Revolution for Computer Chips?
• A Microscope from Flatland Physical Review Focus, January 24 2005
• n:en:Invisibility shield gets blueprint

Частицы в физике