सरफेस प्लास्मोन

सरफेस प्लाजमोन्स (एसपी) सुसंगत विस्थापन इलेक्ट्रॉन दोलन हैं जो किसी भी दो सामग्रियों के बीच अंतरफलक पर उपस्थित होते हैं जहाँ परावैद्युत परिवर्तन का वास्तविक भाग अंतराफलक (जैसे धातु-ढांकता हुआ अंतराफलक, जैसे हवा में धातु शीट) पर संकेत करता है। एसपीएस में बल्क (या वॉल्यूम) प्लास्मों की तुलना में कम ऊर्जा होती है, जो फर्मी गैस (या प्लाज्मा) के मात्रा के भीतर धनात्मक आयन कोर के बारे में अनुदैर्ध्य इलेक्ट्रॉन दोलनों की मात्रा निर्धारित करता है।

एक सतह समतल में आवेश गति निरंतर धातु के बाहर (साथ ही अंदर) विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र बनाती है। आवेश गति और संबंधित विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र दोनों सहित कुल उत्तेजन को या तो तलीय अंतरफलक पर एक सतह प्लैसमोन पोलरिटोन कहा जाता है, या एक छोटे कण की बंद सतह के लिए स्थानीयकृत सतह प्लैसमोन कहा जाता है।

रूफस रिची द्वारा पहली बार 1957 में सतह के प्लास्मों के अस्तित्व की के बारे में बताया गया था। बाद के दो दशकों में, कई वैज्ञानिकों द्वारा सतह के प्लास्मों का बड़े स्तर पर अध्ययन किया गया था, 1950 और 1960 के दशक में टी. तुर्बादर और एलिफथेरियोस इकोनोमौ 1960 और 1970 के दशक में, हेंज राएदर, ई. क्रेशमैन, और ए. ओटो सबसे प्रमुख थे। सूक्ष्मस्तर संरचनाओं में सूचना स्थानांतरण, फोटोनिक्स के समान, सतह प्लास्मों के माध्यम से, प्लाजमोनिक्स के रूप में जाना जाता है।

उत्तेजन
सतह प्लास्मोन पोलरिटोन इलेक्ट्रॉनों द्वारा उत्तेजित हो सकते हैं या फोटॉन के अर्थ में, यह सीधे नहीं किया जा सकता है, परन्तु धातु की सतह पर एक प्रिज्म, या जाली, या दोष की आवश्यकता होती है।

फैलाव संबंध


कम आवृत्ति पर, एक एसपीपी सतह की लहर | सोमरफेल्ड-ज़ेनेक तरंग तक पहुंचता है, जहां फैलाव संबंध (आवृत्ति और वेववेक्टर के बीच संबंध) मुक्त स्थान के समान होता है। उच्च आवृत्ति पर, फैलाव संबंध झुक जाता है और एक स्पर्शोन्मुख सीमा तक पहुँच जाता है जिसे प्लाज्मा आवृत्ति कहा जाता है (दाईं ओर चित्र देखें)। अधिक जानकारी के लिए सरफेस प्लास्मोन पोलरिटोन देखें।

प्रसार लंबाई और त्वचा की गहराई
जैसा कि एक एसपीपी सतह के साथ फैलता है, यह अवशोषण के कारण धातु को ऊर्जा खो देता है। यह मुक्त-अंतरिक्ष में या अन्य दिशाओं में बिखरने के कारण भी ऊर्जा खो सकता है। विद्युत क्षेत्र धातु की सतह के लम्बवत रूप से गिरता है। कम आवृत्तियों पर, धातु में एसपीपी पैठ गहराई आमतौर पर त्वचा की गहराई सूत्र का उपयोग करके अनुमानित की जाती है। परावैद्युत में, क्षेत्र कहीं अधिक धीरे-धीरे गिरेगा। एसपीपी त्वचा की गहराई के भीतर मामूली गड़बड़ी के प्रति बहुत संवेदनशील होते हैं और इस वजह से, एसपीपी का उपयोग अक्सर सतह की असमानताओं की जांच के लिए किया जाता है। अधिक विवरण के लिए, सतह प्लास्मोन पोलरिटोन देखें।

स्थानीय सतह plasmons
नैनोकणों सहित छोटी धात्विक वस्तुओं में स्थानीयकृत सतह प्लास्मोन उत्पन्न होते हैं। चूंकि सिस्टम का ट्रांसलेशनल इंवेरियन खो गया है, एसपीपी के रूप में wavevector  के संदर्भ में विवरण नहीं बनाया जा सकता है। इसके अलावा एसपीपी में निरंतर फैलाव संबंध के विपरीत, कण के मोड (विद्युत चुंबकत्व) विखंडित होते हैं। एलएसपी सीधे घटना तरंगों के माध्यम से उत्तेजित हो सकते हैं; एलएसपी मोड के लिए कुशल युग्मन अनुनादों के अनुरूप है और स्थानीय क्षेत्र में वृद्धि के साथ अवशोषण (विद्युत चुम्बकीय विकिरण) और कणों द्वारा प्रकाश बिखरने के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है। एलएसपी प्रतिध्वनि काफी हद तक कण के आकार पर निर्भर करती है; मि बिखर रहा है द्वारा गोलाकार कणों का विश्लेषणात्मक अध्ययन किया जा सकता है।

प्रायोगिक अनुप्रयोग
सरफेस प्लास्मों का उत्तेजन अक्सर एक प्रायोगिक तकनीक में प्रयोग किया जाता है जिसे सतह प्लासमॉन अनुनाद (एसपीआर) के रूप में जाना जाता है। एसपीआर में, घटना कोण या तरंग दैर्ध्य के कार्य के रूप में प्रिज्म कपलर से परावर्तित शक्ति की निगरानी के द्वारा सतह के प्लास्मों की अधिकतम उत्तेजना का पता लगाया जाता है। इस तकनीक का उपयोग मोटाई, घनत्व में उतार-चढ़ाव या आणविक अवशोषण में नैनोमीटर परिवर्तन का निरीक्षण करने के लिए किया जा सकता है। हाल के कार्यों ने यह भी दिखाया है कि एसपीआर का उपयोग बहु-स्तरित प्रणालियों के ऑप्टिकल इंडेक्स को मापने के लिए किया जा सकता है, जहां दीर्घवृत्त  परिणाम देने में विफल रही।

उच्च प्रदर्शन डेटा प्रोसेसिंग नैनो उपकरणों में उपयोग के लिए फोटोनिक सर्किट की आकार सीमाओं पर काबू पाने के साधन के रूप में सरफेस प्लास्मोन-आधारित सर्किट प्रस्तावित किए गए हैं।

इन नैनो-उपकरणों में सामग्रियों के प्लास्मोनिक गुणों को गतिशील रूप से नियंत्रित करने की क्षमता उनके विकास की कुंजी है। प्लास्मोन-प्लास्मोन इंटरैक्शन का उपयोग करने वाला एक नया दृष्टिकोण हाल ही में प्रदर्शित किया गया है। यहाँ प्रकाश के प्रसार में हेरफेर करने के लिए बल्क प्लास्मोन अनुनाद को प्रेरित या दबा दिया गया है। इस दृष्टिकोण को नैनोस्केल प्रकाश हेरफेर और पूरी तरह से सीएमओएस-संगत इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल प्लास्मोनिक मॉड्यूलेटर के विकास के लिए एक उच्च क्षमता के रूप में दिखाया गया है, जिसे चिप-स्केल फोटोनिक सर्किट में भविष्य का प्रमुख घटक कहा जाता है।

सतह-वर्धित रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी जैसे कुछ अन्य सतह प्रभाव। सतह-संवर्धित रमन स्कैटरिंग और सतह-वर्धित प्रतिदीप्ति उत्कृष्ट धातुओं के सतह प्लैसमोन द्वारा प्रेरित होते हैं, इसलिए सतह प्लाज्मों पर आधारित सेंसर विकसित किए गए थे।

सतह की दूसरी हार्मोनिक पीढ़ी में, दूसरा हार्मोनिक सिग्नल विद्युत क्षेत्र के वर्ग के समानुपाती होता है। विद्युत क्षेत्र इंटरफ़ेस पर अधिक मजबूत होता है क्योंकि सतह समतल के कारण नॉनलाइनियर ऑप्टिक्स | नॉन-लीनियर ऑप्टिकल प्रभाव होता है। एक मजबूत दूसरे हार्मोनिक सिग्नल का उत्पादन करने के लिए इस बड़े सिग्नल का अक्सर शोषण किया जाता है।

प्लास्मोन से संबंधित अवशोषण और उत्सर्जन चोटियों की तरंग दैर्ध्य और तीव्रता आणविक सोखना से प्रभावित होती है जिसका उपयोग आणविक सेंसर में किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, दूध में कैसिइन का पता लगाने वाला एक पूरी तरह से चालू प्रोटोटाइप डिवाइस तैयार किया गया है। डिवाइस सोने की परत द्वारा प्रकाश के प्लास्मोन से संबंधित अवशोषण में परिवर्तन की निगरानी पर आधारित है।

यह भी देखें

 * बायोसेंसर
 * दोहरे ध्रुवीकरण इंटरफेरोमेट्री
 * असाधारण ऑप्टिकल संचरण
 * मुक्त इलेक्ट्रॉन मॉडल
 * गैप सतह plasmon
 * हीट-असिस्टेड मैग्नेटिक रिकॉर्डिंग
 * प्लाज्मा (भौतिकी) लेखों की सूची
 * बहु-पैरामीट्रिक सतह समतल अनुनाद
 * प्लाज्मा दोलन
 * प्लास्मोनिक लेंस
 * प्लास्मोनिक्स (जर्नल)
 * स्पिनप्लासोनिक्स
 * सरफेस प्लास्मोन रेजोनेंस माइक्रोस्कोपी
 * प्लाज़्मा में तरंगें