Plasmonerna

Plasmonerna är kollektiva svängningar av fri-elektroner i ett ledande material, speciellt i metaller. De uppstår när elektronerna svarar på en uppfångad elektromagnetisk våg och kan beskrivas som kvantiserade vibrationala tillstånd. Existerar flera typer av plasmoner, däribland longitudinella plasmons i konduktiva vägar, monolattéplasmons vid gränssnitt mellan en metall och ett dielektriskt material samt linjär plasmons i nanostrukturer. Den optiska resonans som plasmaresonansen skapar är ansvarig för många av metallernas karakteristiska färg.

Plasmonerna påverkar ljusets breddning och absorption i nanoskala material. Inom fotonik används kubisk och cylindrisk plasmonresonans för att skapa plasmoniska vågledare som kan drastiskt minska strålningens effektiva våglängd. I sensorik möjliggör plasmonskiftet precisa, högkänsliga detektioner av biomolekyler. Ur ett energisoptamningsperspektiv används plasmoner till att konvertera linjär fotons energi till elektrisk ström via plasmonovoltaiska metoder.

För att förstå plasmonernas dynamik används ofta klassikerna LSPM (lokala plasmons resonansmodell) och DFT (densitetsfunktionalteori) som kvantmekaniska beskrivningar. Forskning fokuserar på kontrollen av plasmons bredd, styrka och tidsutveckling genom nanofabrikering, speglar och sammanslagna strukturer. Det är ett aktivt forskningsområde med direkt påverkan på materialvetenskap, optisk kommunikation och biomedicinsk teknik.