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表面电浆【表面电浆】表面电浆（surface plasmons ， SPs）是一种电磁表面波 ， 它在表面处场强最大 ， 在垂直于界面方向是指数衰减场 ， 它能够被电子也能被光波激发 。表面电浆是目前纳米光电子学科的一个重要的研究方向 ， 它受到了包括材料学家 ， 化学家 ， 物理学家 ， 生物学家等多个领域人士的极大的关注 。
基本介绍中文名：表面电浆
外文名：surface plasmons
说明：是一种电磁表面波
研究方向：光子学 数据存储 显微镜 光波导
简介随着纳米技术的发展 ， 表面电浆被广泛研究用于光子学 ， 数据存储 ， 显微镜 ， 太阳能电池和生物感测等方面 。
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表面电浆科学历史1902年 ， R. W. Wood在实验中发现了金属光栅的衍射异常现象 ， 在正常的衍射角分布谱中出现了新的衍射峰（谷） ， 1907年Rayleigh在他的衍射理论中尝试解释这一现象 ， 但是直到1941年U. Fano 才成功地将这一现象和先前1899-1909年由Zenneck和Sommerfeld提出的电磁表面波(electromagnetic surface wave)的理论联繫起来 。衍射谱的峰(谷)实际上衍射模式和金属表面的表面等离激元耦合过后的结果 。在特定的衍射角度 ， 当满足波矢匹配(也即光的动量守恆)条件时 ， 光能量可以与表面等离激元能量互相转换 ， 衍射谱图中也就相应的出现峰或谷 。R. H. Ritchie注意到 ， 当高能电子通过金属薄膜时 ， 不仅在等离激元频率处有能量损失 ， 在更低频率处也有能量损失峰 ， 并认为这与金属薄膜的界面有关。1959年 ， C. J. Powell和J. B. Swan通过实验证实了R. H. Ritchie的理论。1960年 ， E. A. Stren和R. A. Farrel研究了此种模式产生共振的条件并首次提出了表面等离激元（SurfacePlasmon ， SP）的概念。在纳米技术成熟之后 ， 表面电浆受到了人们极大的关注 ， 从20世纪90年代起成为研究的热点 。它已经被套用于包括生物化学感测 ， 光电子集成器件多个领域 。
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表面电浆共振仪基本原理表面电浆（Surface Plasmons ， SPs）是指在金属表面存在的自由振动的电子与光子相互作用产生的沿着金属表面传播的电子疏密波 。其产生的物理原理如下：如作图所示 ， 在两种半无限大、各向同性介质构成的界面 ， 介质的介电常数是正的实数 ， 金属的介电常数是实部为负的複数 。根据maxwell方程 ， 结合边界条件和材料的特性 ， 可以计算得出表面电浆的场分布和色散特性 。纳米金属晶体的表面电浆共振存在不同的分类方式：1) 横向(transverse surface plasmon resonance)与纵向(longitude surface plasmon resonance) 。其中 ， 纵向表面电浆共振有希望套用于光波导 。2) 局域电浆共振(localized surface plasmon resonance)与传播等立体子体共振(propagating surfaceplasmon resonance) 。
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金属膜与电介质表面间的电浆振荡值得注意的是longitude surface plasmon resonance与localized surfaceplasmon resonance的英文缩写都是LSPR(或者LSP) ， 在不同的文章中容易混淆 。特性一般来说 ， 表面电浆波的场分布具有以下特性：1.其场分布在沿着界面方向是高度局域的 ， 是一个消逝波 ， 且在金属场中分布比在介质中分布更集中 ， 一般分布深度与波长量级相同 。2.在平行于表面的方向 ， 场是可以传播的 ， 但是由于金属的损耗存在 ， 所以在传播的过程中会有衰减存在 ， 传播距离有限 。3.表面电浆波的色散曲线处在光线的右侧 ， 在相同频率的情况下 ， 其波矢量比光波矢量要大 。激发方式由于在一般情况(对于连续的金属介质界面)下 ， 表面电浆波的波矢量大于光波的 ， 所以不可能直接用光波激发出沿界面传播的表面电浆波(propagating surface plasmon) 。为了激励表面电浆波 ， 需要引入一些特殊的结构达到波矢匹配 ， 常用的结构有以下几种：稜镜耦合稜镜耦合的方式包括两种：一种是Kretschmann结构：金属薄膜直接镀在稜镜面上 ， 入射光在金属-稜镜界面处会发生全反射 ， 全反射的消逝波可能实现与表面电浆波的波矢量匹配 ， 光的能量便能有效的传递给表面电浆 ， 从而激发出表面电浆波 。另一种是Otto结构：具有高折射率的稜镜和金属之间存在狭缝 ， 狭缝的宽度比较小 ， 大约几十到几百个纳米 ， 这样使用起来比较不方便 ， 所以只有在科研的过程中会偶尔用到 。