In der Physik ist ein plasmon ein Quant der Plasmaschwingung. Der plasmon ist eine Quasipartikel, die sich aus dem quantization von Plasmaschwingungen ebenso Fotonen ergibt, und phonons sind quantizations von leichten und mechanischen Vibrationen, beziehungsweise (obwohl das Foton eine elementare Partikel, nicht eine Quasipartikel ist). So sind plasmons gesammelte Schwingungen der freien Elektrongasdichte zum Beispiel an optischen Frequenzen. Plasmons kann sich mit einem Foton paaren, um eine andere Quasipartikel genannt ein Plasma polariton zu schaffen.

Da plasmons der quantization von klassischen Plasmaschwingungen sind, können die meisten ihrer Eigenschaften direkt von den Gleichungen von Maxwell abgeleitet werden.

Erklärung

Plasmons kann im klassischen Bild als eine Schwingung der freien Elektrondichte in Bezug auf die festen positiven Ionen in einem Metall beschrieben werden. Um sich eine Plasmaschwingung zu vergegenwärtigen, stellen Sie sich einen Würfel von Metall vor, das in ein elektrisches Außenfeld gelegt ist, das nach rechts hinweist. Elektronen werden sich zur linken Seite bewegen (positive Ionen rechts aufdeckend), bis sie das Feld innerhalb des Metalls annullieren. Wenn das elektrische Feld, die Elektronbewegung nach rechts, zurückgetrieben von einander entfernt wird und zu den positiven Ionen verlassen bloß rechts angezogen hat. Sie schwingen hin und her an der Plasmafrequenz, bis die Energie in einer Art Widerstand oder Dämpfung verloren wird. Plasmons sind ein quantization dieser Art der Schwingung.

Rolle von plasmons

Plasmons spielen eine große Rolle in den optischen Eigenschaften von Metallen. Das Licht der Frequenz unter der Plasmafrequenz, wird weil die Elektronen im Metallschirm das elektrische Feld des Lichtes widerspiegelt. Das Licht der Frequenz über der Plasmafrequenz wird übersandt, weil die Elektronen schnell genug nicht antworten können, um es zu schirmen. In den meisten Metallen ist die Plasmafrequenz im ultravioletten, sie glänzend (reflektierend) in der sichtbaren Reihe machend. Einige Metalle, wie Kupfer und Gold, haben elektronische Zwischenband-Übergänge in der sichtbaren Reihe, wodurch spezifische leichte Energien (Farben) absorbiert werden, ihre verschiedene Farbe nachgebend. In Halbleitern das Wertigkeitselektron ist Plasmafrequenz gewöhnlich im tiefen ultravioletten, das ist, warum sie auch reflektierend sind.

Die plasmon Energie kann häufig im freien Elektronmodell als geschätzt werden

:

E_ {p} = \hbar \sqrt {\\frac {n e^ {2}} {m\epsilon_0}} = \hbar \cdot \omega_ {p},

</Mathematik>

wo die Leitungselektrondichte ist, ist die elementare Anklage, ist die Elektronmasse, der permittivity des freien Raums, der Planck unveränderlich und die plasmon Frequenz.

Oberfläche plasmons

Oberfläche plasmons ist jene plasmons, die auf Oberflächen beschränkt werden, und die stark mit dem Licht aufeinander wirken, das auf einen polariton hinausläuft. Sie kommen an der Schnittstelle eines Vakuums oder Materials mit einer kleinen positiven imaginären und großen negativen echten dielektrischen Konstante (gewöhnlich ein metallenes oder lackiertes Dielektrikum) vor. Sie spielen eine Rolle in der Raman Erhöhten Oberflächenspektroskopie und im Erklären von Anomalien in der Beugung von Metall gratings (Die Anomalie von Holz) unter anderem. Oberfläche plasmon Klangfülle wird von Biochemikern verwendet, um die Mechanismen und Kinetik von ligands zu studieren, der zu Empfängern (d. h. ein Substrat bindet, das zu einem Enzym bindet).

Mehr kürzlich ist Oberfläche plasmons verwendet worden, um Farben von Materialien zu kontrollieren. Das ist seit dem Steuern der Gestalt der Partikel möglich, und Größe bestimmt die Typen der Oberfläche plasmons, der sich dazu paaren und sich darüber fortpflanzen kann. Das kontrolliert der Reihe nach die Wechselwirkung des Lichtes mit der Oberfläche. Diese Effekten werden durch das historische Farbglas illustriert, die mittelalterliche Kathedralen schmücken. In diesem Fall wird die Farbe durch Metall nanoparticles einer festen Größe gegeben, die mit dem optischen Feld aufeinander wirken, um dem Glas seine vibrierende Farbe zu geben. In der modernen Wissenschaft sind diese Effekten sowohl für die sichtbare leichte als auch für Mikrowellenradiation konstruiert worden. Viel Forschung geht zuerst in der Mikrowellenreihe weiter, weil an diesem Wellenlänge-Material Oberflächen mechanisch erzeugt werden können, weil die Muster dazu neigen, der Ordnung einige Zentimeter zu sein. Optische Reihe-Oberfläche plasmon Effekten zu erzeugen, schließt Produzieren-Oberflächen ein, die Eigenschaften haben

</bezüglich> kann Lokalisierte Oberfläche plasmons Metalls nanoparticles verwendet werden, um verschiedene Typ-Moleküle, Proteine usw. zu fühlen.

Plasmons werden als ein Mittel betrachtet, Information über Computerchips zu übersenden, da plasmons viel höhere Frequenzen unterstützen kann (in die 100 THz-Reihe, während herkömmliche Leitungen sehr lossy in den Zehnen von GHz werden). Für die mit Sitz in plasmon Elektronik, um nützlich zu sein, wurde das Analogon zum Transistor, genannt einen plasmonster, erfunden.

Plasmons sind auch als ein Mittel des hochauflösenden Steindruckverfahrens und der Mikroskopie wegen ihrer äußerst kleinen Wellenlängen vorgeschlagen worden. Beide dieser Anwendungen haben erfolgreiche Demonstrationen in der Laboratorium-Umgebung gesehen. Schließlich hat Oberfläche plasmons die einzigartige Kapazität, Licht auf sehr kleine Dimensionen zu beschränken, die viele neue Anwendungen ermöglichen konnten.

Oberfläche plasmons ist zu den Eigenschaften der Materialien sehr empfindlich, auf denen sie sich fortpflanzen. Das hat zu ihrem Gebrauch geführt, um die Dicke von Monoschichten auf kolloidalen Filmen, wie Abschirmung und Quantitätsbestimmung des Proteins verbindliche Ereignisse zu messen. Gesellschaften wie Biacore haben Instrumente kommerzialisiert, die auf diesen Grundsätzen funktionieren. Optische Oberfläche plasmons wird in der Absicht untersucht verbessern Make-Up durch L'Oréal unter anderen.

2009 hat eine koreanische Forschungsmannschaft eine Weise gefunden, organische Licht ausstrahlende Diode-Leistungsfähigkeit mit dem Gebrauch von plasmons außerordentlich zu verbessern.

Eine Gruppe von europäischen durch IMEC geführten Forschern hat Arbeit begonnen, um Sonnenzellwirksamkeit und Kosten durch die Integration von metallischem nanostructures zu verbessern (plasmonic Effekten verwendend), der Absorption des Lichtes in verschiedene Typen von Sonnenzellen erhöhen kann: kristallenes Silikon (C-Si), Hochleistungs-III-V, organische und Färbemittel-sensibilisierte Sonnenzellen.

Volle Farbenhologramme mit plasmonics sind demonstriert worden.

Siehe auch

Außenverbindungen

• Eine Auswahl an Papieren des kostenlosen Downloads auf Plasmonics in der Neuen Zeitschrift der Physik
• http://www.plasmonicfocus.com
• http://www.sprpages.nl

http://www.qub.ac.uk/mp/con/plasmon/sp1.html

• http://www.nano-optics.org.uk
• Computerchips von Plasmonic rücken näher
• Fortschritt an Stanford für den Gebrauch in Computern
• Slashdot: Eine Plasmonic Revolution für Computerchips?
• Ein Mikroskop vom Flatland Physischen Rezensionsfokus, am 24. Januar 2005

http://en.wikinews.org/wiki/Invisibility_shield_gets_blueprint

• http://www.plasmonanodevices.org
• http://www.eu-pleas.org
• http://www.plasmocom.org
• Prüfen Sie die Grenzen der plasmonic Technologie
• http://www.activeplasmonics.org
• http://www.plaisir-project.eu