Plasmoniska

Plasmonik, eller plasmoniska fenomen, är studiet av plasmons, de kollektivt oscillerande fria elektronerna i metaller när de utsätts för elektromagnetisk strålning. Dessa resonanser kan koncentrera och förstärka ljus till nanoskala volymer och gör det möjligt att styra ljus på subbelysningsnivå.

Det finns två centrala fenomen: ytplasmonpoler som färdas längs en metall-dielektrisk gräns och lokala ytplasmonresonanser i nanopartiklar (LSPR). Ytplasmonpoler uppträder i strukturer med storlekar från några tiotal nanometer upp till flera hundra nanometer, och deras våglängder bestäms av material, geometri och omgivning.

Material och teori: Vanlig plasmonik använder guld och silver; även koppar och aluminium används i vissa våglängder. Resonanserna förklaras ofta med Drude-modellen i kombination med interbandsövergångar. Förluster (damping) i metallerna leder till bredare resonanser och begränsar prestandan vid praktiska frekvenser.

Tillämpningar: Sensorik (refraktionsindex-sensing), ytplasmonförstärkta mätningar, SERS (surface-enhanced Raman scattering), fototermisk terapi, biomedicin, nanoantennor och metasurser, samt förbättrad energiomvandling i solceller och fotodetektorer.

Forskningen syftar till att minska förlusterna, förbättra kontrollen över fälten och integrera plasmonik med konventionell fotonik och kvantteknik. Framtida riktningar inkluderar aktiva plasmoniska system, hybridmaterial, 2D-materials samverkan med plasmons och metasurfaces som möjliggör tunable och kompakt optik.