表面等离子共振

表面等离子共振（SPR）是指在入射光的刺激下，传导电子在粒子的负电导率和正电导率材料的界面上产生的共振振荡。

SPR是许多测量材料在平面金属（通常是金或银）表面或金属纳米粒子表面吸附的标准工具的基础。它是许多基于颜色的生物传感器应用和芯片上的实验室传感器背后的基本原理。应该强调的是，SPR不是平面上的共振，它是一种极子或类似表面波的现象。

表面等离子体极子是一种非辐射电磁表面波，在平行于负电导率/介质材料界面的方向传播。由于该波是在导体和外部介质（例如空气、水或真空）的边界上，这些振荡对这个边界的任何变化都非常敏感，例如分子在导电表面的吸附作用。

为了描述表面等离子体的存在和特性，人们可以选择各种模型（量子理论、德鲁德模型等）。处理这个问题的最简单方法是将每种材料视为一个均匀的连续体，由外部介质和表面之间的频率相关的相对介电常数来描述。

这个量，以下简称为材料的介电函数，是复数介电率。为了使描述电子表面等离子体的条款存在，导体的介电常数的实部必须是负的，而且其大小必须大于电介质的大小。

这个条件在空气/金属和水/金属界面的红外-可见光波长区域得到满足（金属的实际介电常数为负，空气或水的介电常数为正）。

LSPRs（局部表面等离子体共振）是金属纳米粒子中被光激发的集体电子电荷振荡。它们在共振波长处表现出增强的近场振幅。

这个场在纳米粒子上是高度本地化的，并迅速从纳米粒子/电介质界面衰减到电介质背景中，尽管粒子的远场散射也被共振所增强。

光强度增强是LSPRs的一个非常重要的方面，定位意味着LSPR具有非常高的空间分辨率（亚波长），只受限于纳米粒子的大小。由于场振幅的增强，依赖于振幅的效应，如磁光效应也被LSPRs增强。

为了以共振的方式激发表面等离子体，可以使用电子轰击或入射光束（可见光和红外线是典型的）。入射的光束必须与质子的动量相匹配。在p极化光的情况下（极化发生在平行于入射平面），这可以通过将光穿过玻璃块来增加文数（和动量），并在给定的波长和角度实现共振。

S-偏振光（偏振发生在垂直于入射面）不能激发电子表面质子。电子和磁性表面质子服从以下色散关系。

支持表面质子的典型金属是银和金，但铜、钛或铬等金属也被使用。

当使用光来激发SP波时，有两种配置是众所周知的。在Otto配置中，光照亮了玻璃块的壁，通常是一个棱镜，并被完全内部反射。

一层薄的金属膜（例如金）被放置在离棱镜壁足够近的地方，以便蒸发波能与表面的等离子体波相互作用，从而激发出质子。

在克雷奇曼配置（也被称为克雷奇曼-雷瑟配置）中，金属膜被蒸发到玻璃块上。光线再次照亮玻璃块，蒸发波穿透金属膜。质子在薄膜的外侧被激发。这种配置被用于大多数实际应用中。

当表面质子波与局部粒子或不规则物相互作用时。