Những electron trong kim loại chuyển động tự do trong vật liệu. Quãng đường tự do của vàng và bạc xấp xỉ 50nm, bởi vậy trong những hạt nhỏ hơn quãng đường tự do, không có sự
tán xạ từ vật liệu khối. Tất cả các tương tác đều là với bề mặt,
khi bước sóng của ánh sáng lớn hơn nhiều so với kắch thước của hạt nano nó có thể tạo ra những trạng thái cộng hưởng được chỉ ra ở hình 2.1
Ánh sáng tới làm cho các electron tự do trong kim loại dao động. Khi mặt đầu sóng của ánh sáng đi qua, mật độ electron trong hạt bị phân cực trên bề mặt và dao động cộng hưởng với tần số ánh sáng gây ra một dao động đứng - xuất hiện hiện tượng cộng hưởng plasmon bề mặt định xứ. Trạng thái cộng hưởng được xác định bởi phổ hấp thụ và tán xạ và phụ thuộc vào kắch thước, hình dáng và hằng số điện môi của cả kim loại và chất bao.
Đối
với những
hạt nano lớn, sự cộng hưởng mạnh hơn khi độ dài tán xạ tăng. Hạt nano kim loại quắ (vàng và bạc) có tần số cộng hưởng trong dải ánh sáng nhìn thấy được. Khi hình dáng hay kắch thước của hạt nano thay đổi, hình dạng bề mặt thay đổi dẫn đến sự dịch chuyển mật độ điện trường trên bề mặt. Điều này gây ra một sự thay
Hình 2.3: a) Sự truyền rất nhỏ qua một hố đơn lẻ. b) Sự truyền khá lớn qua một hệ nhiều các hố nửa
bước sóng.
Hình 2.4: Nguồn gốc của SPR dựa trên sự tương tác phù hợp của electron trong vùng dẫn với ánh sáng.
đổi tần số dao động của electron, sinh ra các tiết diện ngang khác nhau và làm thay đổi các tắnh chất quang học bao gồm hấp thụ và tán xạ [3].