Akademik

Поверхностный плазмон непосредственно не связан с электромагнитным излучением в прилегающей к металлу среде, так как его скорость меньше скорости света. Технический прием, позволяющий использовать поверхностные плазмоны в оптике, основан на использовании полного внутреннего отражения. При полном внутреннем отражении вдоль отражающей свет поверхности распространяется электромагнитная волна, скорость которой меньше скорости света и зависит от угла падения. Если при определенном угле падения скорость этой волны совпадет со скоростью поверхностного плазмона на поверхности металла, то условия полного внутреннего отражения нарушатся, и отражение перестанет быть полным, возникнет поверхностный плазмонный резонанс.

В наноразмерных металлических системах происходит модификация коллективных электронных возбуждений. Коллективное электронное возбуждение металлических наночастиц, размер которых меньше длины волны электромагнитного излучения в окружающей среде - локализованный поверхностный плазмон, - колеблется на частоте, меньшей частоты объемного плазмона в  ?3 раз, тогда как частота поверхностного плазмона примерно в ?2 раз меньше, чем частота объемного плазмона. Из-за малого размера системы требование совпадения скорости распространения возбуждения и электромагнитной волны во внешней среде отпадает, так что локализованные поверхностные плазмоны связаны с излучением непосредственно. При совпадении частоты внешнего поля с частотой локализованного поверхностного плазмона возникает резонанс, приводящий к резкому усилению поля на поверхности частицы и увеличению сечения поглощения.

Свойства локализованных плазмонов критически зависят от формы наночастиц, что позволяет настраивать систему их резонансов на эффективное взаимодействие со светом или элементарными квантовыми системами.

В настоящее время явление поверхностного плазмонного резонанса широко применяется при создании химических и биологических сенсоров. При контакте с биообъектами (ДНК, вирусы, антитела) плазмонные наноструктуры позволяют более чем на порядок увеличить интенсивность сигналов флуоресценции, т.е. значительно расширяют возможности обнаружения, идентификации и диагностики биологических объектов.

• Наймушина Дарья Анатольевна

1. Перлин Е.Ю., Вартанян Т.А., Федоров А.В. Физика твердого тела. Оптика полупроводников, диэлектриков, металлов: Учебное пособие. - СПб: СПбГУ ИТМО, 2008. - 216 с.
2. Pompa P.P., Martiradonna L. et al. Metal-enhanced fluorescence of colloidal nanocrystals with nanoscale control // Nature Nanotechnology - vol. 1, 2006 - P. 126 -130
3. Нащекин А.В. и др. Биосенсоры на основе поверхностного плазмонного резонанса // Cборник тезисов секционных докладов, стендовых докладов и докладов участников конкурса научных работ молодых ученых - Второй Международный форум по нанотехнологиям, 2008