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表面等离子共振的原理

 发布时间:2020-05-18 点击量:3207
 表面等离子波是在平行与金属/介质界面的方向上传播,而在垂直方向上是迅速衰减的,所以也可以说在垂直方向是局域的。这种情况下与纳米粒子是一样的,纳米粒子的等离子共振其实就是局域表面等离子共振。根据Mie理论,当颗粒尺寸较小时(2R<20nm),粒子可被近似看为处于同相位均匀电场中,表现为简单的偶极子共振模式。大一点的可以看做四极子或八极子或更高阶多级子振动模式。
表面等离子体子共振是一种物理光学现象。它利用光在玻璃与金属薄膜界面处发生全内反射时渗透到金属薄膜内的消失波,引发金属中的自由电子产生表面等离子体子。
金属表面存在大量自由电子,而其他物体表面并不具有大量电子,当光照射到金属表面时,电子受光波作用发生集体共振,这共振就产生表面等离子波。由于连续的金属薄膜电子浓度很高,所以等离子波的振荡频率很大,在10THz左右。
但是对于金属纳米颗粒,由于大量减少了电子数目,其振荡频率可降至可见光范围。但由于金属不再连续,在共振波长增强的电场通过金属/介质界面迅速衰减,因此称为局域,简单来说即非连续造成了局域效应。
表面等离子体共振(SPR)光谱技术是一种测量界面结构的高灵敏度的光学反射技术。它已成为生物传感,生物医学,生物化学,生物制药等领域的结合现象的标准测量技术。
表面等离子体是一种存在电介质常量相反的两种介质(如:金属和绝缘体)界面的电荷密度震荡行为。这种电荷密度波与金属绝缘体界面处存在的边界TM极化电磁波有关。这种波的电场在界面处大,并舜逝在两种介质中。任何折射率的变化或结合事件都会带来SPR共振的变化。
表面等离子体的激发需要特殊的几何结构。实验证明,简单的反射实验无法激发表面等离子体。SPR共振的等离子体激发的必要条件是光的波矢kx 的投影与某个等离子体匹配。

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