بخشی از مقاله
چکیده
نوردر برخورد با نانوذرات فلزات نجیب به علت تحریک پلاسمونهای سطحی این ذرات به شدت جذب یا پراکنده می شود، پراکندگی ایجاد شده در بعضی از فرکانس ها دارای سطح مقطح بسیار بالائی است که این فرکانس ها تشدید پلاسمونهای سطحی نامیده می شوند. تشدید پلاسمون نانوذرات دارای کاربردهای علمی و عملی بسیاری است، برای دسترسی به این کاربردها لازم است تا فرکانس تشدید مورد نیاز کاربرد خاص با دستکاری عوامل موثر مربوط به نانوذره و محیط تنظیم گردد.
واژه نامه : پلاسمون سطحی ، تشدید پلاسمونی ، پراکندگی نور.
.1 مقدمه
هر گاه یک موج الکترومغناطیسی بر سطحی فلزی تابیده شود مولفه میدان الکتریکی نور تابشی الکترون های باند هدایت فلز را تحریک نموده و آنها را به نوسان وا می دارد ، نوسان گروهی الکترون های باند هدایت، پلاسمون نامیده میشود. نوسان پلاسمون ها در سطح فلز پلاسمونهای سطحی را تشکیل میدهند.در صورت جفت شدن پلاسمون سطحی با یک فوتون پلاریتون سطحی تشکیل مییابد. تحریک دریای الکترونی در حجم فلز موجب تشکیل پلاسمونهای حجمی میشود. حال اگر نور به جای سطح گسترده فلزی بر یک نانوذره فلزی بتابد بدلیل محدودیت سطح وحجم نانوذره ، پلاسمون ایجاد شده منتشر نشده و موجب تشکیل یک میدان نزدیک مغناطیسی قوی میشودکه پلاسمون سطحی جایگزیده نامیده میشود.[1]
بر اثر این پدیده در بعضی از فرکانسهای نور تابشی پراکندگی بسیار بالائی رخ میدهدکه این فرکانس ها به فرکانسهای تشدید پلاسمون های سطحی معروفند.[2]تا چند سال پیش مطالعه رفتار نانوذرات در جذب و پراکندگی نور صرفا یک کار تئوریک بود و کاربرد عملی نداشت.اخیرا با پیشرفت های حاصل در تولید نانوذرات، شاهد کاربردهای عملی این نتایج نیز هستیم و این توانائی اهمیت مطالعه و بررسی آن را دوچندان کرده است.
اما دلائل تنظیم تشدید پلاسمونهای سطحی :کاربردهای خاص که نیاز به تشدید پلاسمونهای سطحی دارند، به عنوان مثال ساخت سلولهای خورشیدی که با دریافت طول موجهای بلند نزدیک به مادون قرمز تولید جریان میکنند و حتی شبها قادر به تولید جریان هستند. با استفاده از نانوذرات فلزات نجیب و تحریک پلاسمونهای سطحی این نانوذرات با طول موجهای بلند میتوان سلولهائی با چنین کارائی ساخت که البته نیاز به تنظیم تشدید دارد.[3]و نیز سطح مقطع جذب بسیار بالای نانوذرات در بعضی از فرکانسها که مانع ازایجاد پراکندگی نور تابشی میشودو برای فرار از این وضعیت لازم است که فرکانس تشدید تنظیم گردد.
.2 روشهای تنظیم فرکانس تشدید پلاسمون
با اعمال تغییراتی در اندازه شکل و جنس نانوذره و ضریب شکست محیط میتوان تشدید پلاسمونهای سطحی نانوذرات را تنظیم نمود.[4] در این مقاله تغییرات سطح مقطع پراکندگی نانوذرات با تغییر اندازه وجنس نانوذره و همچنین تغییر ضریب شکست محیط بررسیها بر اساس نظریه می در پراکندگی نور بررسی شده است.2,1تغییرابعاد نانوذره : سطح مقطع جذب و پراکندگی نور برای ذرات ریز توسط روابط زیر تعریف می شود[5]با جایگذاری در رابطه سطح مقطع پراکندگی، واضح است که سطح مقطع پراکندگی با توان دوم حجم ذره رابطه مستقیم داشته ولذا با تغییر حجم و ابعاد ذره سطح مقطع پراکندگی ذره تغییر خواهد نمود.
2,3تغییر ضریب شکست محیط: با کم شدن ضریب شکست محیط، فرکانس تشدید یک انتقال سرخ خواهد داشت، بدین معنی که هر چه ضریب شکست محیط کوچکتر شود طول موج فرکانس تشدید بلندتر میشود. در نمودار زیر این مسئله برای نانوذره طلا به شعاع 50نانومتر بررسی شده است. - بترتیب قرمز،آبی، سبز و سیاه - .2,4 تغییر جنس نانوذره: با توجه به روابطی که قبلا عنوان گردید تابعی است وابسته به و که برای فلزات مختلف، متفاوتند و در نتیجه سطح مقطع پراکندگی برای فلزات مختلف یکسان نخواهد بود،مثلا ذرات طلا برای پراکندگی طول موجهای کوتاه
مناسب میباشند در حالی که ذرات نقره طول موجهای بلند را برای پراکندگی انتخاب می کنند.
