Плазмон

Во физика, плазмонот е квант на плазмена осцилација. Исто како што светлината е (оптичка осцилација)која се состои од фотони, плазмена осцилација се состои од плазмоните. Плазмонот се смета како квази дел, бидејќи тој произлегува од квантизацијата на плазмени осцилации, исто како Фононите се квантизатори на механички вибрации.Така, плазмоните се колективни (дискретен број) осцилации на [[слободен електрон модел |] слободен електрон гас] густина.

Добивање на плазмонот

Плазмонот првично беше предложен во 1952 година од страна на Дејвид Pines и Дејвид Бом и се покажа дека се јавуваат од Hamiltonian за долг дострел на електрон-електрон корелации.

Бидејќи плазмоните се квантизатори од класични плазмени осцилации, поголемиот дел од нивните својства може да се добијат директно од Максвеловите равенки.

Објаснување

Плазмони може да се опишат како класична слика на осцилација на електронска концентрација во однос на s фиксно позитивни [] [јон]и во металот.Да се визуелизира плазмена осцилација, замислете метална коцка сместена во надворешеноста на електрично поле укажувајќи на десната страна.Електрон ите ќе се преместат на левата страна (откривајќи ги позитивните јони на десната страна) сè додека не го откажат полето во внатрешноста на металот.Ако електричното поле е отстрането, електроните се движат на десно, одбиени од едни на други и ги привлекуваат позитивните јони оставени на десната страна.Осцилираат и назад во плазмената честота сè додека енергија не се изгуби во некој вид на отпор или амортизацијата.Плазмони се квантизацијата на овој вид на осцилација.

Улога на плазмоните

Плазмони играат голема улога во оптички својства на [[] метал] и и полуспроводници.Светло на честоти под плазмена честота е рефлектира од страна на материјалот, бидејќи на електроните во материјалот за екран на [[електрично поле] ] на светлината.Светлината на честоти над плазмена честота се пренесуваат со материјалот, бидејќи електроните во материјал не можат да одговорат доволно брзо за да ја скенираат. Во повеќето метали, плазмената честота е ултравиолетова, што ги прави сјајно (рефлективни) во видливиот спектар.Некои метали, како што е бакар и злато, имаат електронски транзиции во видливиот спектар, при што одредена светлинска енергија (бои) се апсорбираа, давајќи ги своите различни бои.Во [[] полупроводнички] s, валентни електрони плазмонската честотата е обично во длабоки ултравиолетови, а нивните електронски транзиции се во видливиот спектар, при што одредени светлински енергии (бои) се апсорбираат, давајќи ги своите различни бои која е причината зошто тие се одраз.Покажано е дека честотата на плазмонот може да се случи во средината на инфрацрвена и инфрацрвениот регионот кога полупроводниците се во форма на наночестички со тешки допинг.

Енергија на плазмонот често може да се одреди во слободен електронски модел како

$E_{p}=$ $\ hbar$ $\ Sqrt{\ frac{ne^{2}}{m\ epsilon_{0}}}=$ $\ hbar$ $\ Omega_{p},$

Каде $n$ е спроводливост електрон густина, а елементарниот полнеж,$m$ е електрони маса,$\ epsilon_{0}$ на пермеабилитет на слободен простор,$\ hbar$ на намалена Планк константа и$\ Omega_{p}$ на плазмон честота.

Површински плазмони

Главна статија: површински плазмон

површински плазмони се оние плазмоните кои се ограничени на површини и кои се во интеракција со силно светло резултира со polariton. Тие се појавуваат на интерфејсот на материјалот и покажуваат позитивен реален дел од нивната релативна диелектрична, т.е. диелектрична константа (на пример, вакуум, клима, стакло и други диелектрици) и материјали чии вистински дел од пермеабилност е негативен на дадена честота на светлината, обично метал или во голема мера смешан полупроводник. Многу објекти се под истрага поради способноста на површинските плазмоните да се ограничени од светлина под границата на дифракција на светлината.

Површинските плазмони играат улога во површината подобрена од Рамановата спектроскопија и во објаснувањето на аномалии во дифракција од металот мрежи (Вуд аномалија), меѓу другите нешта.Површинска плазмонска резонанца се користи од страна на биохемичар и да се учат на механизми и кинетика на лиганди врзување на рецептори (т.е. супстрат се врзува за еден ензим).Мулти-параметарско површинска плазмонска резонанца може да се користи не само за да се измери молекуларна интеракција, но, исто така и својства или структурни промени во молекулите на адсорбирани, полимер слоеви или графин, на пример.

готска витраж зголеми прозорец на Нотр-Дам во Париз.Боите беа постигнати од страна на колоидни и златни нано-честички.

Неодамна површина плазмоните се користи за контрола на бои на материјалите. Ова е можно, бидејќи контролирање на форма на честички и големина се определени видовите на површинските плазмони кои можат да се движи преку него.Ова, за возврат го контролира интеракцијата на светлината со површината.Овие ефекти се илустрирани со историски витраж кои го украсуваат средновековни катедрали.Во овој случај, бојата е дадена со метални наночестички од фиксна големина која комуницира со оптичкото поле, за да ја даде на стакло својата енергична боја.Во модерната наука, овие ефекти се дизајнираат, развиваат и за видливата светлина и микробраново зрачење.

Неодамна, графин, исто така, се покажа дека може да се приспособи на површинските плазмони, гледано преку близина на поле на инфрацрвени техники на оптичкиот микроскоп и инфрацрвена спектроскопија. Потенцијални апликации од графин Плазмоните главно се обрати на terahertz да midinfrared честоти, како што се оптички модулатори photodetectors, biosensors.

Можни примени

Позиција и интензитетот на апсорпција на плазмон и емисија врвови се под влијание на молекуларна адсорпција, што може да се користи во [[] молекуларн сензор].На пример, целосно функционален уред за откривање на казеин во млекото е прототип, врз основа на откривање на промени во апсорпција на златен слој. Локализирани површина плазмоните на метални наночестички може да се користи за одредување на различни видови на молекули, белковини, итн

Плазмоните се сметаат како средство за пренесување на информации за компјутерски чипови, Бидејќи тие може да поддржуваат многу повисоки честоти (во 100 THz спектар. Сепак, за плазмонот е заснованз електрониказта за да биде практичен, засилувач плазмонот-засновани аналогно на транзистор, наречен plasmonstor, треба да биде создадена.

Плазмонот исто така, е предложениот како средство за висока резолуција литографија и микроскопија се должи на нивните екстремно мали бранови должини;и двете од овие апликации видовме успешни демонстрации во лабораторија на животната средина.

Површинските плазмони се многу чувствителни на својствата на материјали на кои тие се шират.Ова доведе до нивната употреба за мерење на дебелината на monolayers на колоидни филмови, како скрининг и квантифицирање на белковини обврзувачки настани.Компании како Biacore имаат комерцијализирани инструменти кои работат на овие принципи.Оптички, површиските плазмоните се под истрага со цел да се подобри шминка од страна на Лореал и други.

Во 2009 година, корејски истражувачки тим најде начин за значително подобрување на органски диоди кои емитуваат светлина ефикасност со употреба на плазмоните.

Група на европски истражувачи, предводени од IMEC почнаа да работат на подобрување на сончеви ќелии ефикасност и трошоците преку вградување на метални наноструктури (со користење на plasmonic ефекти) кои може да ја подобрат апсорпцијата на светлина во различни видови на сончеви ќелии: кристален силициум (c-Si), со високи перформанси III-V, органски, и боја-сензибилизирани. Сепак, за plasmonic [[] фотоволтаични] уреди за да функционира оптимално, ултра-тенок транспарентно спроведување оксид и се потребни. Полн колор холограми со Плазмоните е докажана.