सरफेस प्लास्मोन
सतह प्लाजमोन्स (तल) (एसपीएस) सुसंगत विस्थापन इलेक्ट्रॉन दोलन हैं जो किसी भी दो पदार्थों के बीच अंतरफलक पर उपस्थित होते हैं जहाँ परावैद्युत परिवर्तन का वास्तविक भाग अंतराफलक (जैसे धातु-परावैद्युत अंतराफलक, जैसे हवा में धातु कि परत) 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।
सतह प्लास्मोन 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।[1]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।[2]
सतह प्लास्मोन पोलरिटोन
उत्तेजन
सतह प्लास्मोन पोलरिटोन इलेक्ट्रॉनों द्वारा उत्तेजित हो सकते हैं[3] 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।[4]
परिक्षेपण संबंध
कम आवृत्ति पर, एसपीपी सोमरफेल्ड-ज़ेनेक तरंग तक पहुंचता है, जहां परिक्षेपण संबंध (आवृत्ति और तरंग सदिश के बीच संबंध) रिक्त स्थान के समान होता है। उच्च आवृत्ति पर, परिक्षेपण संबंध मुड़ जाता है और स्पर्शोन्मुख सीमा तक पहुँच जाता है जिसे प्लाज्मा आवृत्ति कहा जाता है[4](दाईं ओर चित्र देखें)।[lower-alpha 1] अधिक जानकारी के लिए सतह प्लास्मोन पोलरिटोन देखना अनिवार्य है।
प्रसार लंबाई और त्वचा की गहराई
जैसा कि एसपीपी सतह के साथ फैलता है, यह अवशोषण के कारण धातु को ऊर्जा खो देता है। यह रिक्त-स्थान 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 प्रवेश गहराई सामान्यतौर 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 बहुत कम गड़बड़ी के प्रति बहुत संवेदनशील होते हैं और इस कारण से, एसपीपी का उपयोग अधिकांशतः सतह की असमानताओं की जांच के लिए किया जाता है।[4]अधिक विवरण के लिए, सतह प्लास्मोन पोलरिटोन देख सकते हैं।
स्थानीय सतह प्लास्मोन्स
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सूक्ष्मकणों सहित छोटी धात्विक वस्तुओं में स्थानीयकृत सतह प्लास्मोन उत्पन्न होते हैं। चूंकि सिस्टम का स्थानांतरीय निश्चरता खो गया है, एसपीपी के रूप में तरंग सदिश के संदर्भ में विवरण नहीं बनाया जा सकता है। इसके अतिरिक्त एसपीपी में निरंतर परिक्षेपण संबंध के विपरीत, कण के मोड (विद्युत चुंबकत्व) विखंडित होते हैं।[7] 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 उत्तरदायी ठहराया जा सकता है।[7]एलएसपी प्रतिध्वनि बहुत सिमा तक कण के आकार पर निर्भर करती है; मिए सिद्धांत द्वारा गोलाकार कणों का विश्लेषणात्मक अध्ययन किया जा सकता है।[4][7]
प्रायोगिक अनुप्रयोग
सतह प्लास्मों का उत्तेजन अधिकांशतः 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 युग्मक 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। वर्तमान के कार्यों ने यह भी दिखाया है कि एसपीआर का उपयोग बहु-स्तरित प्रणालियों के प्रकाशिक सूचकांक को मापने के लिए किया जा सकता है, जहां दीर्घवृत्त परिणाम देने में विफल रही है।[8][9]
उच्च प्रदर्शन डेटा प्रोसेसिंग सूक्ष्म उपकरणों में उपयोग के लिए फोटोनिक परिपथ की आकार सीमाओं पर पकड़ पाने के साधन के रूप में सतह प्लास्मोन-आधारित परिपथ प्रस्तावित किए गए हैं।[10]
इन सूक्ष्म-उपकरणों में सामग्रियों के प्लास्मोनिक गुणों को गतिशील रूप से नियंत्रित करने की क्षमता उनके विकास की कुंजी है। प्लास्मोन-प्लास्मोन के परस्पर क्रिया का उपयोग करने वाला नया दृष्टिकोण वर्तमान ही में प्रदर्शित किया गया है। यहाँ प्रकाश के प्रसार में परिवर्तन करने के लिए बल्क प्लास्मोन अनुनाद को प्रेरित या दबा दिया गया है।[11]इस दृष्टिकोण को सूक्ष्म स्तर पर प्रकाश का परिवर्तन और पूरी तरह से सीएमओएस-संगत विद्युतीय-प्रकाशिक प्लास्मोनिक अधिमिश्रक के विकास के लिए उच्च क्षमता के रूप में दिखाया गया है, जिसे चिप-स्तर फोटोनिक परिपथ में भविष्य का प्रमुख घटक कहा जाता है।[12]
सतह-संवर्धित रमन स्कैटरिंग और सतह-वर्धित प्रतिदीप्ति उत्कृष्ट धातुओं के सतह प्लैसमोन द्वारा प्रेरित होते हैं, इसलिए सतह प्लाज्मों पर आधारित संवेदक विकसित किए गए थे।[13]
सतह की दूसरी लयबद्ध पीढ़ी में, दूसरा लयबद्ध सांकेतिक विद्युत क्षेत्र के वर्ग के समानुपाती होता है। विद्युत क्षेत्र अंतराफलक पर अधिक ठोस होता है क्योंकि सतह समतल के कारण अरेखीय प्रकाशिक प्रभाव होता है। एक मजबूत दूसरे लयबद्ध सांकेतिक का उत्पादन करने के लिए इस बड़े सिग्नल का अधिकांशतः शोषण किया जाता है।[14]
प्लास्मोन से संबंधित अवशोषण और उत्सर्जन अधिकतम तरंग दैर्ध्य और तीव्रता आणविक अधिशोषण 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 परिचालित प्रारूप उपकरण तैयार किया गया है। उपकरण सोने की परत द्वारा प्रकाश के प्लास्मोन से संबंधित अवशोषण में परिवर्तन की निरीक्षण पर आधारित है।[15]
यह भी देखें
- बायोसेंसर
- दोहरे ध्रुवीकरण इंटरफेरोमेट्री
- असाधारण प्रकाषिक संचरण
- मुक्त इलेक्ट्रॉन मॉडल
- गैप सतह प्लास्मोन्स
- 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
टिप्पणियाँ
- ↑ This lossless dispersion relation neglects the effects of damping factors, such as the intrinsic losses in metals. For lossy cases, the dispersion curve backbends after the reaching the surface plasmon frequency instead of asymptotically increasing.[5][6]
संदर्भ
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