Что изучает плазмоника? В чем особенность плазмон-поляритоннных волн? Как возможно локализовать оптическое излучение? И какое применение находят плазмонные системы? Об этом рассказывает доктор физико-математических наук Владимир Белотелов.

В конце XX века исследования в области плазмонов вызвали большой интерес. Основным объектом плазмоники являются поверхностные плазмон-поляритоны. Это смешанные колебания электромагнитной природы и плотности электронного газа. Такие поверхностные плазмон-поляритоны распространяются вдоль границы раздела между металлом и диэлектриком. Металл в этой системе необходим для того, чтобы был океан свободных электронов — так называемая электронная плазма. А диэлектрик необходим для того, чтобы возникло взаимодействие этой электронной плазмы с электромагнитным полем, то есть, фактически, с объёмной световой волной.

Рекомендуем по этой теме:
101033
Основы фундаментальной физики
Локализация по вертикальному направлению возникает из-за сцепленности электронной плазмы. А локализовать в поперечном направлении удаётся при помощи использования специальных наноструктур: если использовать просто гладкую поверхность — металл и находящийся на нём диэлектрик, которым может быть и воздух, потому что воздух тоже является диэлектриком; или это может быть стеклянная пластиночка — то будет локализация только в одном направлении. А вот если ещё создать специальную наноструктуру, то можно ограничить свет и во втором направлении.

Кроме плазмонных сенсоров, также стоит упомянуть об использовании плазмонных наноструктур в фотовольтаиках. В настоящее время фотовольтаики вызывают очень большой исследовательский интерес, поскольку они позволяют эффективно использовать излучение от Солнца и преобразовывать его в электричество, использовать солнечную энергию для генерации тока, как альтернативный источник энергии. Плазмонные структуры могут быть очень полезны и для увеличения эффективности захвата солнечного излучения.