بررسی پلاسمون ها در نانو ذرات فلزی

یکی از جالبترین ویژگیهای نانوذرات فلزی، خواص نوری آنها بوده که متناسب با شکل، اندازه و جنس نانوذرات و محیط پیرامون نانوذره تغییر میکند. فلزات با ساختار نانو، خواص نوری بسیار جالب و پیچیدهای نشان میدهند که ناشی از ایجادیا تحریک پلاسمونهای سطحی در آنها میباشد. تحریک پلاسمونهای سطحی در نانوذرات فلزی به خواص نوریای منجر می شود که در دیگر مواد اپتیکی به سختی قابل دستیابی هستند و در نتیجه منجر به یک گسترهی وسیعی از کاربردها در زمینههای مختلف میشود. تشدید پلاسمون سطحی برجستهترین ویژگی نوری نانوساختارهای فلزی است. در فیزیک، پلاسمونهاکوانتای نوساناتپلاسما هستند، همان طور که فوتونهاکوانتای نوسانات الکترومغناطیسیو فونونهاکوانتای نوسانات مکانیکیهستند.به پلاسمون های تشکیل شده در سطح مشترک یک فلز و دی الکتریک، پلاسمون های سطحی می گویندو به تحریک تشدیدی نوسان دستهجمعی الکترونهای نوار رسانشدر نانوساختارهای فلزی تحت تاثیر موج الکترومغناطیسی فرودی، پلاسمونهای سطحی جایگزیده میگویند.به عبارتی پلاسمونهای سطحی نوسانات دستهجمعی الکترونهای رسانش توسطسیگنال اپتیکی در روی سطح فلز هستند. با توجه به اهمیت پلاسمونها در نانوذرات فلزی، در این پروژه چگونگی ایجاد پلاسمونهای سطحی در نانوذرات فلزی و ویژگیهای نوری پلاسمونهای سطحی در نانو ذرات فلزی که آنها را منحصر به فرد میکند مورد بررسی قرار خواهند گرفت. در این پایاننامه، ضمن معرفی شبه ذره ی پلاسمون و مکانیزم تحریک آن در حالتهای حجمی، فصل مشترک بین فلز و دیالکتریک و نیز در نانوذرات، با بهرهگیری از تئوری می، تاثیر پارامترهای اندازه و جنس نانوذره ی فلزی و نیز ضریب شکست یا ثابت دی الکتریک محیط اطراف نانوذره بر فرکانس تشدید پلاسمون سطحی جایگزیده بهصورت تحلیلی و عددی مورد بررسی واقع شده است. نتایج بهدست آمده نشان میدهد که با افزایش اندازه ی نانوذرات، فرکانس تشدید پلاسمون سطحی جایگزیده به سمت انرژیهای کمتر میل می کند. هم چنین بَا افزایش ثابت دی الکتریک محیط اطراف نانوذرات، فرکانس تشدید پلاسمون سطحی به سمت طول موجهای بزرگ یا فرکانسهای کم جابه جا می شود. از سوی دیگر با تغییر جنس نانوذره (نوع فلز)، فرکانس تشدید پلاسمون سطحی آن نیز جابه جامی شود. چرا که اثر الکترونهای مغزه، گذارهای بین نواری و داخل نواری روی خواص الکترونیکی فلز، برجسته می باشد و از فلزی به فلز دیگر تغییر میکند.