Технологија

Што представуваат плазмоните?

Земате џепна светилка и светите низ клучалката на вратата. Од другата страна се забележува многу малечка точка иако дијаметарот на кругот светлина од светилката e да речеме десетици пати поголем. Но дали некогаш сте помислиле дека доколку се одбере вистинскиот материјал и правиот сооднос на големината на отворот и брановата должина на светлосните бранови целата таа светлина можеме да ја бутнеме низ дадениот отвор?

Во текстот Нанофотоника и квантните точки сведоци сме на интересни оптички својства кога полупроводни неоргански наноматеријали ќе дојдат во допир со светлосните бранови благодарение на квантните ефекти на заробување на електроните. Но што се случува кога нано-металите ќе дојдат во допир со светлината? Во овој случај не се работи за квантен ефект, станува збор за таканаречените плазмони. Замислете имаме едно парче метал со определен број на дупчиња со определен радиус (R). Следен чекор е да ја земеме нашата џепна светилка и да ја насочиме кон парчето метал (Слика 1А).

Слика 1. Фракцијата на светлина која поминува низ дупчињата е пропорционална со квадратот на нивниот радиус.

Под предпоставка дека светлината рамномерно ја допира металната површина, дали знаеме колкава фракција од светлината поминува низ дупчињата? Кога би ги споредиле површините, површината која ја опфаќаат дупчињата (R2πN, кадешто N е бројот на дупчиња) ќе биде секојпат помала од целокупната површина на металната плоча, што значи дека никојпат нема да имаме 100 % пренесена светлина. Доколку имаме ист број на дупчиња но ги смалиме нивните радиуси, количината пренесена светлина ќе се намалува пропорционално со квадратот на радиусот (Слика 1Б). Тука се случуваат две интересни нешта. Прво, доколку дупчињата во металната плоча се со големина еднаква или помала од брановата должина на светлосните бранови, преносот на светлина наеднаш драстично опаѓа (Слика 2А, сина полна линија на графиконот).Второ и особено интересно и невообичаено нешто се случува кога дупчињата во металната плоча со одреден радиус опфаќаат одреден процент (на пример 25 %) од целокупната површина но кога ќе се осветли металната плоча со светлина со определена бранова должина може да се случи да имаме 75 % пренос на светлина (Слика 2Б), но процентот на пренесена светлина во некои случаеви може да достигне дури и до 100 %! Тоа би било исто како на пример поштарот да го набутаме и да го собере во малечкото поштенско сандаче, секако звучи нереално.

Слика 2. Како процентот на пренесена светлина дивергира од предвидениот процент (површината на дупчињата/вкупната површина на плочата) во зависност од соодносот помеѓу дупчињата и брановата должина на светлината.

Поштарот можеби нема да го собере во сандачето но светлината може да се набута и помине низ дупките благодарение на таканаречените површински плазмони. Кога светлината паѓа на перфорираната метална плоча дел директно поминува низ отворите а останатиот дел ја удира металната површина пришто предава дел од енергијата на електроните од металот. Светлината на овој начин возбудува површински бранови кои се движат по самата површина се додека не наидат на некои од дупчињата преку кои ќе прејдат на другата страна. Со други зборови, плазмоните се бранови предизвикани од колективни осцилации на електрони кои наликуваат на брановите на површината на водата. Плазмоните се исто така осцилација на електромагнетно поле на површината од металот.
Поради нивната локализација на самата површина, плазмоните се доста сензитивни на присуството на молекули на површината и како такви со висока прецизност можат да го детектираат нивното присуство. Плазмоните наоѓаат примена во најразлични биотехнолoшки апликации (како сензори) но исто така во поново време се атрактивни при изработката на модерните таканаречени плазмонски соларни ќелии.

Слични статии

Претходен написи
Како до фотореалистични компјутерски-генерирани сцени
Следен напис
Ѕвезди и автомобили – подредување по особини

Напишете коментар

Вашата адреса за е-пошта нема да биде објавена. Задолжителните полиња се означени со *

Пополнете го ова поле
Пополнете го ова поле
Ве молам, внесете валидна адреса за е-пошта.

Мени

Споделете со пријателите