Mostra la font per a Plasmó

En [[física]], un '''plasmó''' és un [[quàntum]] d'oscil·lació del [[plasma (estat de la matèria)]]. El plasmó és la [[quasipartícula]] resultat de la quantització de les oscil·lacions del plasma, de la mateixa manera que un [[fotó]] o [[fonó]] són quantitats d'ones [[Electromagnetisme|electromagnètiques]] i [[mecàniques]]. Per tant, els plasmons són oscil·lacions de la densitat del [[gas de Fermi]] (gas d'electrons lliures), usualment a freqüències òptiques. També poden interaccionar amb un fotó per crear una tercera quasipartícula anomenada ''[[polaritó]]'' ''de plasma''. Com els plasmons són la quantització clàssica de les oscil·lacions del plasma, la majoria de les seves propietats poden ser derivades de les [[equacions de Maxwell]].

Els plasmons són explicats clàssicament utilitzant el [[model de Drude]] dels metalls. El [[metall]] és tractat com un vidre tridimensional de [[Ió (àtom)|ions]] positius, al costat d'un gas d'electrons deslocalitzat que es mou en aquesta xarxa de ions que formen un potencial periòdic.

Els plasmons tenen un rol important en les propietats òptiques dels metalls. La [[llum]] és reflectida quan la freqüència és inferior a la [[freqüència de plasma]], ja que els electrons en el metall apantallen el [[camp elèctric]] incident. La llum de freqüència superior a la freqüència de plasma és transmesa pel fet que els electrons del metall no poden respondre tan ràpidament per poder apantallar el camp. En la majoria dels metalls, la freqüència de plasma està en el llindar de la llum [[ultraviolada]], fent-se brillants (reflectivitat) en el rang de la llum visible. Alguns metalls, com ho és el [[coure]] o l'[[or]], presenten transicions electròniques de bandes en el rang visible, per la qual cosa algunes [[longitud d'ona|longituds d'ona]] de l'espectre visible (colors) són absorbides, emetent el seu color característic. Un [[semiconductor]] és, normalment, en la freqüència de plasma dels electrons en la [[banda de valència]], que es troba en el profund de l'ultraviolat,<ref>Kittel, C.: "Introduction to Solid State Physics", 8th edition, Wiley 2005, Table 2 on p. 403</ref><ref>Karl W. Boero: "Survey of Semiconductor Physics" Vol I, 2nd ed., Wiley 2002, p. 525</ref> raó per la qual són també materials reflectius.

Normalment, l'energia del plasmó pot ser estimada en el [[model de l'electró lliure]] com:

: <math>
E_{p}=\hbar\sqrt{\frac{n e^{2}}{m\epsilon_0}}
</math>

en què '''<math> n </math>''' és la densitat d'[[Conducció elèctrica|electrons de conducció]], '''<math> i </math>''' és la càrrega elemental de l'electró, '''<math> m </math>''' és les massa de l'electró i '''<math>\epsilon_0 </math>''' és la [[permitivitat]] de l'espai lliure.

== Plasmons de superfície ==
{{article principal|Plasmó de superfície}}
Els [[Plasmó de superfície|plasmons de superfície]] són aquells plasmons que estan confinats a les superfícies i que formen un polaritó quan interaccionen amb la llum. Ocorren en la interfície entre un [[dielèctric]] i un metall. Permeten explicar les anomalies en la difracció d'una [[xarxa de difracció]] metàl·lica (anomalia de [[Robert W. Wood|Wood]]) i també són útils en l'[[espectroscòpia Raman]] de superfície entre altres aplicacions. La ressonància de plasmons superficials és utilitzada en [[bioquímica]] per a l'estudi de mecanismes i la cinètica dels enllaços entre els [[lligands]] i els receptors (en l'enllaç entre un [[Substrat (bioquímica) |substrat]] i un [[enzim]]).

Recentment, els plasmons de superfície són usats per a controlar els colors dels materials; això és possible ja que la forma de la superfície defineix el tipus de plasmons superficials que es poden acoblar i propagar a través d'aquesta. Això, al seu torn, controla la interacció de la llum amb la superfície. Aquests efectes són fàcils de veure en els [[vitrall|vitralls]] que adornen les catedrals medievals. En aquest cas, el color està donat per nanopartícules metàl·liques que interaccionen amb el camp òptic per donar al vidre seu color radiant. Aquests efectes s'han forçat per a ser usats tant en el rang visible com en les [[microones]]. Moltes investigacions han avançat en el rang de les microones perquè és possible dissenyar mecànicament superfícies materials amb patrons de l'ordre d'alguns pocs centímetres que són útils per a aquestes longituds d'ones. En canvi, crear plasmons superficials en el rang òptic implica produir superfícies amb detalls menors als 400 [[nanòmetres|nm]]. Això és molt més difícil de construir i només ha estat possible de fabricar recentment gràcies a la [[nanotecnologia]].

== Aplicacions ==
Els plasmons es consideren mitjans de transmissió d'informació en microprocessadors i xips d'ordinadors, ja que poden assolir altes freqüències (de fins a 100 [[THz]], mentre que els cables convencionals arriben a desenes de [[GHz]]). Els plasmons involucren moviments ràpids dels electrons a través del sòlid, però la pèrdua òhmica desapareix. Perquè l'electrònica obtinguda a partir de plasmons sigui útil ha d'inventar-se el plasmonster, l'anàleg del transistor.<ref>{{ref-publicació| article = The promise of plasmonics
| publicació = SPIE Professional
| autor = Kristin Lewotsky
| data = 2007
| url = http://spie.org/x15005.xml?highlight=x2416}}</ref>

Els plasmons també són candidats per a ser usats en tecnologies d'alta resolució (és a dir, [[litografia]]) i microscòpia, a causa de les seves reduïdes longituds d'ona. Les dues aplicacions han tingut demostracions exitoses en diferents laboratoris. A més, els plasmons superficials tenen la capacitat de confinar la llum en dimensions molt reduïdes, cosa que els postula per a moltes noves aplicacions.

Els plasmons superficials són molt sensibles a les propietats dels materials en què es propaguen. Això ha fet que siguin usats en la mesura del gruix de monocapes en pel·lícules de [[col·loide]]s. Companyies com [[Biacore]] han comercialitzat instruments que operen amb aquests principis. Plasmons superficials òptics són investigats per al seu ús en la producció de maquillatges, entre altres usos.

== Referències ==
{{Referències}}

== Bibliografia ==
* {{ref-llibre | autor = Stefan Maier|títol = Plasmonics: Fundamentals and Applications|editorial = Springer|any = 2007|isbn = 978-0-387-33150-8}}
* {{ref-llibre | autor = Michael G. Cottam and David R. Tilley|títol = Introduction to Surface and superlattices excitations|editorial = Cambridge University Press|any = 1989|isbn = 0521321549}}
* {{ref-llibre | autor = Heinz Raether|títol = Excitation of Plasmons and interband transitions by electrons|editorial = Springer-Verlag|any = 1980| isbn = 0-387-09677-9}}
* {{ref-llibre |cognom = Zayats|nom = A. V.| coautors = Smolyaninov, I. I.; Maradudin, A. A.|any = 2005| títol = Nano-optics of surface Plasmon polaritons|editorial = Physics Reports|volum = 408| pàgines = 131-314|doi = 10.1016/j.physrep.2004.11 001}}
* {{ref-llibre |cognom = Atwater|nom = Harry A.|any = 2007|títol = The Promise of Plasmonics|editorial = Scientific American|volum = 296 |pàgines = 56-63}}
* {{ref-llibre |cognom = Ozbay|nom = Ekmel| any = 2006| títol = Plasmonics: Merging Photonics and Electronics at Nanoscale Dimensions|editorial = [[Science]] | volum = 311 |pàgines = 189-193|doi = 10.1126/science.1114849 | id = pmid 16.410.515}}

== Enllaços externs ==
* http://www.sprpages.nl
* http://www.nano-optics.org.uk
* [http://www.newscientist.com/article.ns?id=dn7164 Plasmonic computer xips move closer]

{{partícules}}
{{Autoritat}}

{{ORDENA:Plasmo}}
[[Categoria:Quasipartícules]]