Ava peamenüü

Muudatused

Lisatud 218 baiti ,  2 aasta eest
P
Korrastasin skripti abil viiteid
[[Plasma]] võnkumiste [[kvant]]i nimetatakse plasmoniks. [[Plasmon]] on [[kvaasiosake]], mis tuleneb plasma võnkumise kvantiseeritusest ja mida võib klassikaliselt ette kujutada kui vabade [[elektron]]ide tiheduse võnkumisi positiivsete aatomituumade suhtes.
 
Lihtne näide plasma võnkumiste kohta on elektrivälja paigutatud [[metall]]ist osake. Olgu [[elektriväli]] suunatud paremale, seega vabad elektronid on liikunud vasakule, et tasakaalustada [[Elektriväli|elektrivälja]]. Kui elektriväli kaob, hakkavad elektronid paremale liikuma omavahelise tõukumise ja positiivsete [[ioon]]idega tõmbumise tõttu. Elektronid hakkavad võnkuma edasi-tagasi positiivsete tuumade suhtes, kuni kogu energia on vastastikmõju tõttu hajunud. Plasmonid on sellise võnkumise kvandid. Enamik plasmonite omadusi on kirjeldatavad [[Maxwelli võrrandid|Maxwelli võrranditega]].<ref>{{cite book |lastname=Maier"Df0is" |first=S.A |year=2007 |title=Plasmonics: Fundamentals and Applications |pages=5}}</ref>
 
'''Pinnaplasmoniteks''' nimetatakse valgusega tugevas vastastikmõjus olevaid plasmoneid. Need tekivad kahe keskkonna kokkupuutepinnal, kus [[suhteline dielektriline läbitavus]] muudab märki. Näiteks metalli ja [[dielektrik]]u vahelisel pinnal. Pinnaplasmonitel on madalam energia kui [[ruumiplasmon]]itel ehk [[elektrongaas]]i pikivõnkumisel positiivsete tuumade suhtes. Sidestumisel footoniga tekib [[polariton]]. See levib mööda kahe keskkonna kokkupuutepinda seni, kuni selle energia neeldub või kiiratakse.
 
Pinnaplasmoneid ennustas kõige esimesena R. H. Ritchie [[1957]]. aastal.<ref>{{cite journal |lastname=Ritchie |first=R. H. |month=Juuni |year=1957 |title= Plasma Losses by Fast Electrons in Thin Films |journal=[[Physical Review]] |volume=106 |issue=5 |pages=874–881 |doi=10.1103/PhysRev.106.874|bibcode = 1957PhRv..106..874R"gkBs4" }}</ref> Paljud teadlased tegelesid järgnevatel aastakümnetel pinnaplasmonitega, neist silmapaistvamad olid Heinz Raether, E. Kretschmann ja A. Otto.
 
==Tähtsus==
Plasmoonika kui uurimisvaldkonna tähtsusest annab märku üha suurenev publikatsioonide arv. Plasmonefektid on laialdases kasutuses [[biokeemia]]s ([[andur]]id) ja [[spektroskoopia]]s. Lisaks võimaldavad plasmonid ühendada elektri- ja valgus[[signaal]]i omadused. [[Elektrisignaal]]il põhinevaid skeeme on küll võimalik teha väga väikeseks, aga signaali [[sagedus]]t 1 GHz oluliselt suuremaks teha ei saa. [[Andmeside]]es kasutataksegi [[optiline kaabel|optilisi kaableid]], mis võimaldavad palju suuremaid sagedusi, seega ka suuremaid [[andmemaht]]e. Väikeste optiliste skeemide tegemisel tuleb kiiresti vastu [[difraktsioon]]ipiir, skeemi suurust piirab valguse [[lainepikkus]]. Probleemi üheks lahenduseks on plasmonid, mis ühitab elektriskeemide väiksuse ja optiliste liideste kiiruse. Tänu väga väikestele lainepikkustele on võimalik plasmoneid kasutada suure lahutusvõimega [[mikroskoop]]ide ehitamisel.
 
Siiamaani on üheks probleemiks olnud pinnaplasmonite väike levikukaugus energia [[neeldumine|neeldumise]] ja [[kiirgus|kiirgamise]] tõttu. Selle probleemi peaks lahendama [[SPASER]]<ref>[http://www.nature.com/nphoton/journal/v2/n6/full/nphoton.2008.85.html Spasers explained], Mark I. Stockman, ''Nature Photonics, 2, June, 327,name="sWruX" (2008)''</ref>, mis on nagu [[laser]] [[optika]]s, stimuleeritud [[Koherentsed lained|koherentsete]] pinnaplasmonite allikas.
 
==Ergastamine==
: <math>E= E_{0}\exp[i(k_{x} x + k_{z} z -\omega t)]\,</math>,
 
kus ''k'' on [[lainearv]] ja ω on [[ringsagedus]]. Vaatleme kahe keskkonna kokkupuutepinda, kus materjalide suhtelised dielektrilised läbitavused on vastavalt ''ε<sub>1</sub>'' and ''ε<sub>2</sub>'' (vaata joonis 2). Lahendades antud kokkupuutepinnal [[Maxwelli võrrandid]] koos vastavate pidevuse- ja ääretingimustega saame lahenditeks <ref name="Raether">{{cite book |last = Raether|first = Heinz|year = 1988|title = Surface Plasmons on Smooth and Rough Surfaces and on Gratings|location = New York|publisher = Springer-Verlag|isbn = 0-387-17363-3|series = Springer Tracts in Modern Physics '''111'''}} (Germany: ISBN 3-540-17363-3)</ref><ref name="M.G. Cottam">{{cite book |last=Cottam |first=Michael G. |year=1989 |title=Introduction to Surface and Superlattice Excitations |location=New York |publisher=Cambridge University Press |isbn=10-0521321549}} (Germany: ISBN 10-0521321549)</ref>
:<math>\frac{k_{z1}}{\varepsilon_1} + \frac{k_{z2}}{\varepsilon_2} = 0 </math>
 
:<math>k_{x}=\frac{\omega}{c} \left(\frac{\varepsilon_1\varepsilon_2}{ \varepsilon_1+\varepsilon_2}\right)^{1/2}.</math>
 
Neeldumist mittearvestava [[elektrongaasi mudel]]i kohaselt avaldub metalli [[dielektriline funktsioon]] <ref>{{cite book |lastname=Kittel"WaOKU" |first=Charles |authorlink=Charles Kittel |year=1996 |title=Introduction to Solid State Physics |edition= 8th |location= Hoboken, NJ |publisher=John Wiley & Sons |isbn=0-471-41526-X}}</ref>
 
:<math>\varepsilon(\omega)=1-\frac{\omega_{P}^2}{\omega^2},</math>
 
==Levimise kaugus ja läbitungi sügavus==
Kuna pinnaplasmonid levivad mööda metalli pinda (on pinnalainetus), kaotab see neeldumise tõttu energiat (neeldumine metallis). Pinnaplasmonite [[intensiivsus]] on pöördvõrdeline elektrivälja ruuduga, seega kaugusel ''x'' on intensiivsus vähenenud ''e<sup>−2k<sub>x</sub>"x</sup>'' korda. Leviku kaugus on defineeritud vahemaaga, kus pinnaplasmonite intensiivsus on vähenenud ''1/e'' korda. Selline tingimus on rahuldatud kaugusel <ref name="Homola">{{cite book |last=Homola |first=Jirí |year=2006 |title=Surface Plasmon Resonance Based Sensors. Springer Series on Chemical Sensors and Biosensors, '''4'''|location=Berlin |publisher=Springer-Verlag|isbn=3-540-33918-3}}</ref>
:<math>L=\frac{1}{2 k_{x}''}</math>.
Samuti kahaneb ka pinnaga risti olev elektriväli. Madalatel sagedustel on võimalik kasutada [[lähendusvalem]]eid leviku sügavuse määramiseks. Dielektrikus kahaneb elektriväli aeglasemalt kui metallis. Levimissügavused metallis ja dielektrikus on võimalik avaldada <ref name="Homola" />
:<math>z_{i}=\frac{\lambda}{2 \pi} \left(\frac{|\varepsilon_1'|+\varepsilon_2}{\varepsilon_i^2} \right)^{1/2}</math>,
kus ''i'' määrab keskkonna. Kuna pinnaplasmonid on väga tundlikud igasugustele ebatasasustele, siis on see hea tööriist pinnakvaliteedi määramiseks.
 
== Viited ==
{{viited}}|allikad=
<ref name="Raether">{{cite book |last = Raether|first = Heinz|year = 1988|title = Surface Plasmons on Smooth and Rough Surfaces and on Gratings|location = New York|publisher = Springer-Verlag|isbn = 0-387-17363-3|series = Springer Tracts in Modern Physics '''111'''}} (Germany: ISBN 3-540-17363-3)</ref>
<ref name="M.G. Cottam">{{cite book |last=Cottam |first=Michael G. |year=1989 |title=Introduction to Surface and Superlattice Excitations |location=New York |publisher=Cambridge University Press |isbn=10-0521321549}} (Germany: ISBN 10-0521321549)</ref>
<ref name="Homola">{{cite book |last=Homola |first=Jirí |year=2006 |title=Surface Plasmon Resonance Based Sensors. Springer Series on Chemical Sensors and Biosensors, '''4'''|location=Berlin |publisher=Springer-Verlag|isbn=3-540-33918-3}}</ref>
<ref name="Df0is">{{cite book |last=Maier |first=S.A |year=2007 |title=Plasmonics: Fundamentals and Applications |pages=5}}</ref>
<ref name="gkBs4">{{cite journal |last=Ritchie |first=R. H. |month=Juuni |year=1957 |title= Plasma Losses by Fast Electrons in Thin Films |journal=[[Physical Review]] |volume=106 |issue=5 |pages=874–881 |doi=10.1103/PhysRev.106.874|bibcode = 1957PhRv..106..874R}}</ref>
<ref name="sWruX">[http://www.nature.com/nphoton/journal/v2/n6/full/nphoton.2008.85.html Spasers explained], Mark I. Stockman, ''Nature Photonics, 2, June, 327, (2008)''</ref>
<ref name="WaOKU">{{cite book |last=Kittel |first=Charles |authorlink=Charles Kittel |year=1996 |title=Introduction to Solid State Physics |edition= 8th |location= Hoboken, NJ |publisher=John Wiley & Sons |isbn=0-471-41526-X}}</ref>
}}
 
[[Kategooria:Plasmafüüsika]]
74 881

muudatust