플라스몬 문서 원본 보기

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'''플라스몬'''({{lang|en|plasmon}})이란 [[금속]] 내의 [[자유전자]]가 집단적으로 진동하는 [[유사 입자]]를 말한다. 금속의 [[나노 입자]]에서는 플라스몬이 표면에 국부적으로 존재하기 때문에 [[표면 플라스몬]]({{lang|en|surface plasmon}})이라 부르기도 한다. 그 중에서도 금속 나노 입자에서는 [[가시광선|가시]]~[[적외선|근적외선]] 대역 [[빛]]의 전기장과 플라스몬이 짝지어지면서 광흡수가 일어나 선명한 색을 띠게 된다. (이 경우, 플라스몬과 광자가 결합되어 생성하는 또다른 유사 입자를 플라스마 [[폴라리톤]]이라고 한다.) 이 현상을 [[표면 플라스몬 공명]]({{lang|en|surface plasmon resonance}})이라 하며, 국소적으로 매우 증가된 [[전기장]]을 발생시킨다. 이것은 [[빛 에너지]]가 표면 플라스몬에 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 플라스몬의 설계, 제어, 응용기술은 [[전자공학]]과 [[광공학]]에서 플라스모닉스({{lang|en|Plasmonics}})라고 한다.

표면 플라스몬의 특성은 대부분 [[맥스웰 방정식]] 등으로부터 유도할 수 있다.

== 유도 ==
플라스몬은 금속의 [[드루드 모형]]에 의해 설명된다. 금속은 흔히 양전하를 띤 [[이온]]의 3차원 결정으로 간주되는데, 각각의 금속 원자로부터 자유로운 전자들은 이온화된 금속 표면의 주기적인 [[전도띠]]를 움직이게 된다.

이러한 전자들의 진동으로 발생한 플라스몬은 금속의 광학적 성질에 중요한 역할을 한다. 예를 들어 [[플라스마 진동수]]보다 작은(느린) [[진동수]]의 빛은 그 전기장을 금속 표면의 전자들이 가리게 되므로 [[반사]]되며, 플라스마 진동수보다 높은(빠른) 진동수의 빛은 [[투과]]하게 된다. [[구리]]나 [[금]]과 같이 많은 금속에서 플라스마 진동수는 [[자외선]] 대역이므로 대부분의 가시광선은 반사되며, 그 때문에 많은 금속은 반짝거리는(반사되는) 특성을 지니게 된다. 그리고 특정 진동수 대역의 빛은 [[띠틈|에너지 대]]에 흡수되어 그 빛과 대비되는 다른 대역의 빛이 금속의 [[색상]]을 결정하게 된다.

플라스몬의 에너지는 다음과 같이 [[자유전자]] 모형으로 계산할 수 있다.

:<math>
E_{p} = \hbar \sqrt{\frac{n e^{2}}{m\epsilon_0}}
</math>

<math>n</math>은 전자 밀도이며, <math>e</math>는 [[기본 전하]], <math>m</math>은 [[전자의 질량]], 그리고 <math>\epsilon_0</math>은 [[유전율|진공의 유전율]]을 뜻한다.

== 표면 플라스몬 ==
표면 플라스몬은 금속 표면에 속박되어 있는 플라스몬들이 입사된 빛과 강하게 상호작용하여 만든 [[폴라리톤]]을 말한다. [[진공]]이나 양의 [[유전상수]]를 지닌 물질(즉, 유전체)와의 경계면에서 주로 발생하며 음의 유전상수를 갖는다. 이 [[표면 플라스몬 공명|표면 플라스몬의 공명]]은 [[생화학]]에서 [[효소]]와 기질의 결합 등 [[리간드]]와 [[수용체]]의 결합 메커니즘을 연구하는 데 주로 이용되고 있다.

최근{{언제|날짜=2013-6-9}}에 표면 플라스몬은 물질의 색상을 조절하는 데 이용되고 있기도 한다. 표면의 미세구조를 바꾸면 표면 플라스몬의 종류가 바뀌어 물질이 흡수하는 빛의 색상도 바뀌기 때문이다.

== 같이 보기 ==
* [[표면 플라스몬 공명]]
* [[포논]]

== 외부 링크 ==
* {{언어링크|en}} [http://plasmonicfocus.googlepages.com/ Plasmonic Focus] {{웹아카이브|url=https://web.archive.org/web/20090517060050/http://plasmonicfocus.googlepages.com/}}
* {{언어링크|en}} [http://www.sprpages.nl/ SPR Pages]

{{기본입자}}
{{전거 통제}}
{{토막글|물리학}}

[[분류:양자역학]]
[[분류:응집물질물리학]]
[[분류:준입자]]
[[분류:플라스마 물리학]]