Giải thích sự hình thành của plasmon bề mặt

Giải thích sự hình thành của plasmon bề mặt:
Plasmon bề mặt (SPs) sự dao động các điện tử liền kề nhau, tồn tại ở vùng giao nhau giữa hai vật
liệu bất kỳ, nơi một phần thực sự của chức năng điện môi thay đổi dấu dọc theo vùng giao nhau
đó (ví dụ như một giao diện kim loại-điện môi, chẳng hạn như một tấm kim loại trong không
khí). SPs có năng lượng thấp hơn so với phần lớn (hoặc volume) plasmon, cái mà có dao động
điện tử theo chiều dọc về các lõi ion dương trong phần lớn của một khí điện tử (hoặc plasma).
Khi 1 cặp SPs với một photon, kết quả của sự kích thích nhằm tạo ra 1 plasmon mới được gọi là
phân cực plasmon bề mặt (SPP). SPP này có thể lan truyền dọc theo bề mặt của một kim loại cho
đến khi năng lượng bị mất hoặc thông qua hấp thụ kim loại hoặc bức xạ vào không gian tự do.
Ứng dụng của surface plasmon: Các kích thích của plasmon bề mặt thường được sử dụng trong
một phương pháp thực nghiệm được gọi là cộng hưởng plasmon bề mặt (SPR).Trong SPR, sự
kích thích tối đa plasmon bề mặt được phát hiện bằng cách theo dõi sức phản xạ từ một bộ nối
lăng kính,nó phụ thuộc vào góc tới hay bước sóng. Kỹ thuật này có thể được sử dụng để quan sát
nanometer thay đổi trong độ dày, mật độ biến động, hoặc phân tử hấp phụ.

Mạch dựa trên cơ sở bề mặt plasmon đã được đề xuất như một phương tiện để khắc phục những
hạn chế kích thước của mạch quang tử để sử dụng trong hoạt động xử lý dữ liệu cao các thiết bị
nano.

Khả năng để tự động kiểm soát các thuộc tính plasmon của vật liệu dành cho những thiết bị nano
là chìa khóa cho sự phát triển của họ. Một cách tiếp cận mới là sử dụng plasmon-plasmon tương
tác đã được chứng minh gần đây. Cộng hưởng lượng lớn plasmon được tạo ra hoặc bị khử đi để
điều khiển việc truyền của ánh sáng. Cách tiếp cận này đã cho thấy một tiềm năng cho điều khiển
ánh sáng kích thước nano và sự phát triển của một bộ điều biến CMOS tương thích đầy đủ
plasmon quang-điện.

CMOS tương thích bộ điều biến quang điện plasmon sẽ là thành phần chủ chốt trong các mạch
quy mô chip quang tử.

Trong thế hệ hài bậc hai của bề mặt, tín hiệu hài bậc hai là tỷ lệ thuận với bình phương của điện
trường. Điện trường mạnh hơn tại giao diện vì plasmon bề mặt dẫn đến một hiệu ứng quang học

phi tuyến tính. Tín hiệu lớn hơn này thường được khai thác để sản xuất một tín hiệu mạnh hài
bậc hai.

Bước sóng và cường độ của các đỉnh plasmon liên quan đến sự hấp thụ và phát thải bị ảnh hưởng
bởi phân tử hấp phụ có thể được sử dụng trong các cảm biến phân tử. Ví dụ, một thiết bị nguyên
mẫu hoạt động đầy đủ, phát hiện casein trong sữa đã được chế tạo. Thiết bị này được dựa trên
theo dõi các thay đổi liên quan đến plasmon hấp thụ ánh sáng trên một lớp vàng.
Ứng dụng của Photonic bandgap ( Vùng Cấm Quang Tử):
- Đèn Led đơn mode (SM- LED): thiết bị này có nhiều tính chất đặc trưng của laser có độ tin cậy
cao và không có ngưỡng làm việc.
- Cảm biến sinh -hóa học : Loại cảm biến đầu tiên sử dụng lõi sợi photonic bandgap. Loại thứ hai
sử dụng cấu trúc kim loại ở dạng vi mô hoặc dẫn sóng photonic bandgap nơi lõi được nối với
plasmon truyền sóng ở sợi.
- Anten: Việc ghép nối ănten có một số mặt hạn chế nhất định như hạn chế băng thông công tác,
hệ số tăng ích thấp nguyên nhân do sự tổn hao sóng bề mặt. Việc sử dung Photonic Band Gap có
thể hạn chế đến mức tối đa ảnh hưởng trên.

Metal-Dielectric-Metal và Dielectric-Metal-Dielectric đều có thể được sử dụng để truyền dẫn.
Tuy nhiên DMD truyền được xa hơn và tốt hơn vì trên 2 mặt giao tiếp hình thành lên 2 SPP
(phân cực plasmon bề mặt) siêu mode chẵn và lẻ, được gọi là chế độ tầm xa (LR) và tầm ngắn
(SR) SPP .LRSPP cho thấy một kích thước mode lớn hơn và một số yêu cầu về chiều dài truyền
lan lớn hơn SPP tại giao diện duy nhất giữa một môi trường điện môi và một kim loại. Mặt khác,
chế độ kích thước của SRSPP là nhỏ hơn và độ dài truyền ngắn hơn nhiều so với giao diện duy
nhất SPP. Các mode và kích thước chiều dài truyền lan của LR-SPP và SR-SPP phụ thuộc vào
độ dày của bộ phim kim loại và xu hướng đối lập tăng cường độ dày màng kim loại giảm.