1-1- معرفی کلی:

پلاسمونیک[1] بخش عمده­ای از رشته جذاب نانو­فوتونیک است که به بررسی رفتار امواج در سطح جدایی محیط­ها­یی با تفاوت ضریب شکست بزرگ می­پردازد. این بر پایه فرآیند­های بر­همکنشی که بین تابش الکترو­مغناطیسی و الکترون­های رسانش در سطوح فلزی یا در نانو ساختار­های کوچک فلزی که سبب افزایش میدان نزدیک نوری[2] در ابعاد محدود طول موج می­شود،استوار شده است.

تحقیق در این ناحیه چگونگی اتفاق افتادن رفتار غیر منتظره را در صورتی که یک نا­پیوستگی یا یک ساختار کوچکتر از طول موج در محیط وجود داشته باشد را نشان می­دهد. زیبا­یی دیگر این رشته و زمینه، توضیح و بیان آن با فیزیک کلاسیک می­باشد به طوری که یک دانش کلی در زمینه الکترو­مغناطیس برای فهم جنبه­های اصلی پلاسمونیک کافی می­باشد.

پلاسما محیطی شامل دو نوع بار مثبت و منفی است که در آن تراکم بارهای مثبت و منفی برابر است و حداقل یک نوع از بارها متحرک هستند. مثلاً یک محیط فلزی را می­توان یک محیط پلاسما در نظرگرفت. در یک فلز الکترون­های رسانش که همان الکترون­های والانس اتم­ها هستند آزادانه در میان مغزی یونی مثبت در حرکتند و همچنین تراکم بارهای مثبت (مغزی یونی) و بارهای منفی (الکترون­های رسانش) در فلز برابر است، زیرا از لحاظ ماکروسکوپی، یک فلز خنثی است. بنابراین می­توان یک محیط فلزی را، یک محیط پلاسما در نظر گرفت.

یکجابه­جایی جمعی الکترون­های رسانش، نسبت به هسته­های یونی مثبت و ساکن، باعث جذب این الکترون­های جابه­جا شده توسط مغزی یونی مثبت باقی مانده در شبکۀ فلز می­شود و در نتیجه، یک نیروی بازگرداننده به این الکترون­ها وارد می­شود. این نیروی بازگردانندۀ وارد شده به الکترون­های جابه­جا شده، باعث نوسان جمعی این الکترون­ها حول مکانی می­شود که این الکترون­ها را، از آن مکان جابه­جا کرده­ایم. این نوسان جمعی الکترون­های رسانش محیط­های فلزی را، نوسان پلاسما می­نامند. کوانتم انرژی نوسان پلاسما، پلاسمون[3] نامیده می­شود. ما چنین پلاسمون­هایی را که در حجم فلز تشکیل می­شوند، پلاسمون­های حجمی می­نامیم تا بتوانیم آن­ها را از پلاسمون­های سطحی منتشر شونده و پلاسمون­های سطحی جایگزیده تمیز دهیم. امواج مربوط به پلاسمون­های حجمی، امواجی طولی هستند و به علت ماهیت طولی­شان، پلاسمون­های حجمی نمی­توانند با امواج الکترومغناطیسی عرضی جفت شوند. به همین دلیل نمی­توان پلاسمون­های حجمی را با استفاده از امواج الکترومغناطیسی برانگیخته کرد. پلاسمون­های حجمی را معمولاً با برخورد ذرات به فلز برانگیخته می­کنند. نوسان پلاسما در یک فلز در فرکانس معینی به نام فرکانس پلاسمای فلز رخ می­دهد. فرکانس پلاسمای اکثر فلزات، در محدودۀ فرابنفش است [1].