شبیهسازی تشدید پلاسمون سطحی جایگزیده و انتشاری
شبیهسازی تشدید پلاسمون سطحی جایگزیده و انتشاری
پلاسمونها به صورت نوسانات جمعی بارهای الکترون نسبت به هستههای خود (بارهای مثبت) تعریف میشوند. پلاسمونهای سطحی آن پلاسمونهایی هستند که به سطح محصور شدهاند و به شدت با پرتوهای نور فرود آمده به سطح فلز اندرکنش نشان میدهند. پديدۀ تشديد پلاسمون سطحي، برانگيختگي مٌد ارتعاش جمعي الكترونهاي آزاد فصل مشترك فلز و ديالكتريك با موج الکترومغناطیسی است. اين برانگيختگي ناشي از برهمكنش امواج الكترومغناطيس در ناحيهٔ مرئي با الكترونهاي آزاد فلزاتی مثل طلا و نقره است. امروزه كاربرد اين پديده در شناسايي و آشكارسازي مواد، گازهاي شيميايي و مولكولهاي بيولوژيکی موضوع مهم تحقيقات بينرشتهاي علوم پایه، فنی مهندسی و علوم پزشکی است.
شکل ۱. (a) تشدید پلاسمون های سطحی انتشاری در مرز فلز-دی الکتریک و (b) تشدید پلاسمون های سطحی جایگزیده در یک نانوذره فلزی
به صورت کلی دو نوع تشدید پلاسمون سطحی وجود دارد: رزونانس پلاسمون سطحی انتشاری (SPR) و تشدید پلاسمون سطحی موضعی (LSPR) . در روش SPR، امواج الکترومغناطیس محوشونده به وسیلهٔ سطح تماس فلز– دیالکتریک محاط میشود و در امتداد مرز فلز–دیالکتریک منتشر میشود، در حالی که در روش LSPR، امواج الکترومغناطیس روی نانوساختارهای فلزی (نانوذره، نانومیله و …) محدود میشود.
برای شبیه سازی پلاسمون سطحی میتوان از نرم افزار کامسول بهره گرفت. در این نرم افزار میتوان تاثیر جنس و اندازه نانو ذرات فلزی را بر ویژگیهای جذب و پراکندگی مطالعه کرد. برای اطلاعات بیشتر میتوانید به کارگاه دوره کامسول مدرسه دانش مراجعه کنید.
در شکل ۲ نمونه ای از شبیه سازی پلاسمون سطحی جایگزیده برای نانوذرات فلزی و تاثیر شکل بر روی رزونانس پلاسمون نمایش داده شده است.
شکل ۲. توزیع میدان الکتریکی برای تشدید پلاسمون سطحی جایگزیده در یک نانوذره فلزی با شکل های مختلف نانوکره و نانومیله و بررسی تاثیر شکل هندسی بر روی تشدید مد پلاسمونی.
نرم افزار کاسول همچنین میتواند تشدید پلاسمون سطحی در مرز فلز- دیالکتریک را مورد بررسی قرار دهد. با این نرم افزار قادر خواهیم بود که ویژگیهای انتشار مد تحریک پلاسمونی را مطابق شکل زیر در نانو ساختارهای شکاف فلزی مورد بررسی قرار دهیم.
