기능성미립자공학-Surface plasmon의 원리, 유도, 응용

목차

◎ SP(Surface plasmon)란?
1. 유도(Explanation)
2. 표면 플라즈몬(Surface plasmons)
◎ 플라즈몬 응용
◎ SP를 나의 연구에 적용방법

본문내용

◎ SP(Surface plasmon)란?
플라즈몬(plasmon)이란 금속내의 자유전자가 집단적으로 진동하는 유사입자(quasi particles)를 말한다. 금속의 나노 입자에서는 플라즈몬이 표면에 국부적으로 존재하기 때문에 표면 플라즈몬(surface plasmon)이라 부르기도 한다. 그 중에서도 금속 나노 입자에서는 가시~근적외선 대역 빛의 전기장과 플라즈몬이 짝지어지면서 광흡수가 일어나 선명한 색을 띄게 된다. (이 경우, 플라즈몬과 광자가 결합되어 생성하는 또 다른 유사 입자를 플라스마 폴라리톤(polariton)이라고 한다.) 이 현상을 표면 플라즈몬 공명(surface plasmon resonance)이라 하며, 국소적으로 매우 증가된 전기장을 발생시킨다. 이것은 빛 에너지가 표면 플라즈몬에 변환되어 금속의 나노 입자 표면에 축적되었음을 뜻하며, 빛의 회절 한계보다 작은 영역에서 광 제어가 가능함을 의미하기도 한다. 이러한 금속 나노입자와 빛의 상호작용이 최근 광기술 분야에서 주목받고 있다. 표면 플라즈몬의 설계, 제어, 응용기술은 전자공학과 광공학에서 플라스모닉스(Plasmonics)라고 한다.

1. 유도(Explanation)
표면 플라즈몬의 특성은 대부분 맥스웰 방정식 등으로 부터 유도할 수 있다. 플라즈몬은 금속의 드루드 모형에 의해 설명된다. 금속은 흔히 양전하를 띤 이온의 3차원 결정으로 간주되는데, 각각의 금속 원자로부터 자유로운 전자들은 이온화된 금속 표면의 주기적인 전도띠(conduction band)를 움직이게 된다.
이러한 전자들의 진동으로 발생한 플라즈몬은 금속의 광학적 성질에 중요한 역할을 한다. 예를 들어 플라스마 진동수보다 작은(느린) 진동수의 빛은 그 전기장을 금속 표면의 전자들이 가리게 되므로 반사되며, 플라스마 진동수보다 높은(빠른) 진동수의 빛은 투과하게 된다. 구리나 금과 같이 많은 금속에서 플라스마 진동수는 자외선 대역이므로 대부분의 가시광선은 반사되며, 그 때문에 많은 금속은 반짝거리는(반사되는) 특성을 지니게 된다. 그리고 특정 진동수 대역의 빛은 에너지대에 흡수되어 그 빛과 대비되는 다른 대역의 빛이 금속의 색상을 결정하게 된다.

참고자료

· 없음