Ở đây γ là tần số va chạm đặc trưng của các khí điện tử tự do, m là khối lượng của điện tử và ωp=ne2/εom là tần số plasma của khí điện tử tự do-phụ thuộc vào mật độ n của điện tử trong kim loại. Tần số plasma của các kim loại quý nằm trong vùng phổ nhìn thấy và tử ngoại.
Xét hàm điện môi, ta thấy đối với các tần số thấp, bản chất hàm điện môi là ảo-tương ứng với độ dẫn điện cao của các kim loại ở tần số thấp. Mặc dù mất mát lớn, hầu hết không có bức xạ nào có thể truyền qua kim loại do đó độ phản xạ cao. Mặc khác, đối với các tần số cao, hàm xấp xỉ 1 cho phép bức xạ truyền qua, ví dụ tia X.
Tần số quang học gần hồng ngoại thường thấp hơn tần số plasma. Giả thiết rằng γ là tương đối nhỏ, khi đó bản chất hàm điện môi là thực nhưng âm. Tính chất này là quan trọng nhất và làm phát sinh cộng hưởng plasmon và xác định tính chất quang của các cấu trúc nano kim loại.
2.2Sự phân cực Plasmon tại các giao diện điện môi-kim loại 2.2.1 Khái niệm plasmon bề mặt
Plasmon bề mặt nhưđã nhắc tới là những sóng điện từđược truyền dọc theo giao diện kim loại – điện môi. Đơn giản hơn, ta có thểđịnh nghĩa plasmon bề mặt là sự kích thích các điện tử bề mặt của kim loại bằng nguồn sáng tới. Cường độ điện trường của plasmon bề mặt giảm theo hàm mũ khi xa dần giao diện kim loại – điện môi. Tại vùng giao diện có sựđịnh xứ lớn của năng lượng và các điện tích. Những tính chất của chúng phụ thuộc vào các tính chất của cả kim loại (hàm điện môi phức, cấu hình, độ nhám) và điện môi (chiết suất).
Năng lượng điện từ được định xứ mạnh dọc theo giao diện có thể được sử dụng để dẫn ánh sáng trong các cấu trúc nhỏ. Độ nhạy cao của plasmon bề mặt có thể cung cấp một công cụ để nghiên cứu bề mặt. Độ nhạy với chiết suất của điện môi gần giao diện có thể được sử dụng để dò liên kết hóa học bằng cách coi một chất lỏng là điện môi. Khi dung môi
50
có mặt trong chất lỏng này liên kết với giao diện điện môi-kim loại, chúng sẽ thay đổi chiết suất, dẫn tới sự thay đổi plasmon bề mặt. Phương pháp này không chỉ cho phép dò các liên kết mà còn nghiên cứu các tính chất động học của các liên kết.