表面等离子体

表面等离子体 surface plasmons

等离子体是一个非常宽泛的概念，在纳米光学领域里，等离子体一般指金属纳米结构表面由于入射电磁场引起的电子震荡，也就是表面等离子体（Surface Plasmons）。表面等离子体的研究一般分为Surface Plasmon Polaritons和Localized Surface Plasmons(LSP, 局域表面等离子体）两部分， 后面的研究较多。
金属中的电子集体震荡有两种：一种是整个金属的电子都在外电场作用下同步摇摆，一种是只在金属表面集体摇摆。显然，由于金属对外界电场的高效屏蔽，第一种集体摇摆不可能在宏观金属块材中实现，而只有在纳米颗粒中才能存在。第二种则常见的多，我们常说的“金属光泽”也与此有关。既然这第二种摇摆在表面，当然叫做“表面等离激元”。另外，这个等离激元不是固定在一处而是会传播的，而且传播所到之处，由于只有电子振动而金属正离子不动，必然造成局部不再电中性，而是“极化”了，为了强调这种极化的局域性和准粒子特性，最后就变成了“表面等离激元极子”。
表面等离子体是一种电磁表面波，它在表面处场强最大，在垂直于界面方向是指数衰减场，它能够被电子也能被光波激发。表面等离子体是目前纳米光电子学科的一个重要的研究方向，它受到了包括材料学家，化学家，物理学家，生物学家等多个领域人士的极大的关注。其技术应用有许多方面,如:
1) 表面等离子体波是在两种界面附近存在的波，界面两侧的折射率分布对场分布有很大的影响，利用这一点能够进行传感。 2)表面等离子体波具有局域分布的特性，而且其分布深度可小于波长量级，突破衍射极限，使得表面等离子体波能够应用于制作亚波长量级的光电子器件的生产，有利用光电子集成器件的制作。例如:可以制作亚波长量级的波导。