вилі падаючого випромінювання, а локалізовані вони на відстані 0,1 - 10 нм від поверхні частинок.
На малюнку 1.1 наведено отримане в [9] розподіл інтенсивності локального поля на поверхні перколяційного плівки (срібло-діелектрик) до інтенсивності падаючого поля - ().
Малюнок 1.1 - Розподіл відносини інтенсивності локального поля на поверхні перколяційного плівки до інтенсивності падаючого поля на довжині хвилі=0,4 нм [9]
Видно, що є точки, де інтенсивність локального поля може на порядки величин перевищувати інтенсивність падаючого поля.
1.1.2 Механізм локалізованих поверхневих плазмонів
Плазмон є власна мода руху електронної плазми в металі [6]. Рух електронів породжує електромагнітне поле на поверхні наночастинки. Плазмонний резонанс можна спостерігати, якщо звернутися до формули (1) з теорії Мі для розсіювання електромагнітної хвилі на малій сфері радіуса << [5]
? , (1)
де - амплітуда розсіяної (електродіпольной) хвилі. Діелектрична проникність тут негативна і залежить від частоти. Для золота і срібла у видимій частині спектру є область частот, в якій=- 2 +, << 1. У цій області напруженість поля виявляється дуже великий (зростає в разів і більше [6]). Це явище і називають плазмонного резонансу.
Для виявлення закономірностей електромагнітних механізмів посилення на поверхнях з великою кривизною найчастіше використовується модель малого (багато менше довжини хвилі) еліпсоїда обертання, що має аналітичне рішення. Дослідження цієї моделі [2, 11] показало, що велику роль у зростанні локального поля грає резонансне збудження світлом колективних коливань електронної плазми металу в нанорозмірних неоднородностях (збудження локальних поверхневих плазмонів). Резонансні частоти поверхневих плазмонів визначаються як оптичними константами металів, так і формою неоднорідностей, а резонансні ефекти спостерігаються тільки в тій області частот, де дійсна частина діелектричної проникності наноструктури негативна, < 0. Для металів ця область частот лежить нижче плазмової частоти, для багатьох інших матеріалів це умова в оптичному діапазоні недосяжно.
Крім того, зростання залежить від загасання в металі, що визначається уявною частиною діелектричної проникності -. Досить чітко виражений резонанс локальних плазмонів спостерігається тільки для розмірів неоднорідностей, менших довжини хвилі. В іншому випадку ефекти запізнювання значно демпфують такі резонанси і при розмірах неоднорідностей, порядку довжини хвилі, їх роль у зростанні локального поля істотно зменшується.
При коливанні плазмонів на поверхні металевої частинки енергія падаючої хвилі перетворюється на енергію поверхневої електромагнітної гібридної хвилі (ПЕВ), що розповсюджується вздовж поверхні металевої наночастинки, як показано на малюнку 1.2.
Рисунок 1.2 - Схема розповсюдження поверхневої електромагнітної хвилі (ПЕВ) [12]
Ця хвиля складається з коливних електронів усередині металу і електромагнітного поля над поверхнею металевої частинки. Довжина хвилі ПЕВ багато менше довжини хвилі падаючого випромінювання, в той час як частоти збігаються.
Амплітуда ПЕВ убуває із з...
