Vật liệu nano kim loại nĩi chung và bạc nano nĩi riêng đang nhận được sự quan tâm của các nhà khoa học bởi những tính chất quan trọng, đặc biệt là hiện tượng cộng hưởng plasmon bề mặt (Surface Plasmon Resonance, SPR) và những ứng dụng rộng rãi của chúng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như xúc tác, điện hĩa, cảm biến sinh học, tăng cường tán xạ Raman bề mặt (Surface Enhanced Raman Scattering, SERS), đặc biệt là trong y học để chẩn đốn và điều trị ung thư.
Sự khác nhau đáng chú ý giữa bạc nano và kim loại bạc dạng khối là sự thay đổi màu sắc của chúng phụ thuộc vào kích thước của hạt bạc nano (hình 1.12) [32]. Sự thay đổi màu sắc này là do hiệu ứng plasmon bề mặt tạo ra.
Hình 1.13: Hiện tượng cộng hưởng plasmon bề mặt.
Hiện tượng “cộng hưởng plasmon bề mặt” (SPR) được giải thích là: điện trường của sĩng điện từ tác động lên các electron tự do trên bề mặt hạt nano, làm electron bị dồn về một phía, gây ra sự phân cực (Hình 1.13). Vì cĩ bản chất sĩng, nên điện trường dao động làm cho sự phân cực này dao động theo. Sự dao động này được gọi là “plasmon”. Hiện tượng cộng hưởng plasmon bề mặt là sự kích thích các electron tự do bên trong vùng dẫn, dẫn tới sự hình thành các dao động đồng pha. Hiện tượng này xuất hiện khi kích thước của một tinh thể nano kim loại nhỏ hơn bước sĩng của bức xạ tới và khi tần số photon tới cộng hưởng với tần số dao động của electron tự do ở bề mặt. Đối với hạt vàng nano, dao động cộng hưởng plasmon dẫn tới sự hấp thụ mạnh của ánh sáng vùng khả kiến. Điều này dẫn tới sự thay đổi lớn về màu sắc của dung dịch vàng nano. Số lượng và vị trí của dải plasmon phụ thuộc chủ yếu vào kích thước và hình thái của hạt vàng nano. Vì vậy, đỉnh cộng hưởng cĩ thể xuất hiện trong vùng khả kiến đến vùng hồng ngoại gần. Ngồi ra, hằng số điện mơi của vật liệu cấu trúc nano, chỉ số khúc xạ của mơi trường xung quanh, trạng thái của bề mặt (dung mơi, chất ổn định) hay khoảng cách giữa các hạt cũng ảnh hưởng đến vị trí và hình dạng của cộng hưởng plasmon bề mặt.