Ciencia
Páginas: 9 (2165 palabras)
Publicado: 24 de marzo de 2010
Excitación de Plasmones Superficiales
“A. A. Cruz
“The University of Alabama in Huntsville Physics Department,
137 Madison Hall Huntsville, Al 35899, US
Universidad de Panamá Dpto. de Física
Vía Transístmica, Panamá, Rep. de Panamá
Abril 2009.”
Resumen
En este estudio, se presenta el desarrollo de un procedimiento experimental de depósito de una película delgada de Ag ensustrato de vidrio el cual es utilizado para la excitación de plasmones superficiales. Mediante un sistema de deposición asistida por iones se logró la adherencia de una muy pequeña película de plata, de unos 50 nm, sobre una de las caras de un prisma de vidrio logrando así la configuración Kretschman. El haz de luz visible utilizado fue de 632,8 nm proveniente de una fuente LASER de He-Ne.
Unagráfica del valor de la reflectancia contra el ángulo de incidencia es obtenida a partir del experimento, dando como resultado un ángulo experimental de resonancia de plasmones superficiales de 44,5068º y que es consistente al valor teórico.
Palabras clave: plasmónica, plasmones superficiales, resonancia de plasmones superficiales, configuración Kretschman.
1. Introducción
Cada vez que nosacercamos a un espejo vemos nuestra imagen en él. Esto ocurre por la propiedad que tienen las superficies metálicas en reflejar la luz. Sin embargo; existen otros fenómenos ópticos que asombrosamente se manifiestan en estos materiales y que anteriormente no habíamos detectado, pero que ahora dan lugar a nuevos campos de la investigación. La plasmónica es una de ellas y se encarga precisamente delos estudios de propiedades ópticas en los metales.
Una muy interesante consiste en la propagación de la luz a lo largo de una superficie. Nuestros conocimientos previos nos obligan a pensar que la luz que emerge de una fuente debe viajar en las tres dimensiones. Sin embargo, esta nueva teoría sugiere que la luz esté confinada a propagarse en una dirección, pero con una expresión de campoeléctrico más complicada y cuya intensidad se desvanece a pocos nanómetros. Además, estamos considerando no sólo este campo sino también una interacción muy estrecha con los electrones de la superficie. A estas ondas le llamamos entonces plasmones superficiales.
La forma más usual de producir un estado de resonancia y generar dichos plasmones superficiales es dirigir un haz de luz visible monocromáticasobre la superficie del metal bajo ciertas condiciones físicas y obtener la respuesta de la fracción de luz reflejada para diferentes ángulos de incidencia.
El desarrollo teórico [1], muestra que el índice de refracción del primer material dieléctrico debe ser mayor que el del segundo y que la permitividad eléctrica de los dielétricos ha de ser positiva, mientras que la componente real de lapermitividad del metal deberá ser negativa.
El haz de luz que incide sobre la superficie debe ser monocromático y con polarización P. Además, el grosor de la película del metal ha de ser mucho menor que la longitud de onda del haz incidente [2].
La onda del plasmón está caracterizada por un vector de número de onda o vector de propagación que depende de la naturaleza del material [4]
[pic](1)
donde [pic] es la longitud de onda de la perturbación, [pic] y [pic], son el índice de refracción del metal (parte real) y del segundo dieléctrico, respectivamente. Por tanto [pic] y [pic] son sus constantes dieléctricas, de acuerdo con la relación [pic].
Observando la expresión (1) parece ser que el estado de resonancia en los plasmones se logra cuando laparte real de la constante dieléctrica del metal es negativa, esto es Re{[pic]} < 0. Esta condición se cumple en diversos metales y unos de ellos es el material que utilizamos en nuestro estudio: la plata.
Como mencionamos anteriormente utilizamos luz para excitar la superficie del metal; sin embargo la luz no se incide directamente sobre este ya que el vector de propagación de ella viene...
“A. A. Cruz
“The University of Alabama in Huntsville Physics Department,
137 Madison Hall Huntsville, Al 35899, US
Universidad de Panamá Dpto. de Física
Vía Transístmica, Panamá, Rep. de Panamá
Abril 2009.”
Resumen
En este estudio, se presenta el desarrollo de un procedimiento experimental de depósito de una película delgada de Ag ensustrato de vidrio el cual es utilizado para la excitación de plasmones superficiales. Mediante un sistema de deposición asistida por iones se logró la adherencia de una muy pequeña película de plata, de unos 50 nm, sobre una de las caras de un prisma de vidrio logrando así la configuración Kretschman. El haz de luz visible utilizado fue de 632,8 nm proveniente de una fuente LASER de He-Ne.
Unagráfica del valor de la reflectancia contra el ángulo de incidencia es obtenida a partir del experimento, dando como resultado un ángulo experimental de resonancia de plasmones superficiales de 44,5068º y que es consistente al valor teórico.
Palabras clave: plasmónica, plasmones superficiales, resonancia de plasmones superficiales, configuración Kretschman.
1. Introducción
Cada vez que nosacercamos a un espejo vemos nuestra imagen en él. Esto ocurre por la propiedad que tienen las superficies metálicas en reflejar la luz. Sin embargo; existen otros fenómenos ópticos que asombrosamente se manifiestan en estos materiales y que anteriormente no habíamos detectado, pero que ahora dan lugar a nuevos campos de la investigación. La plasmónica es una de ellas y se encarga precisamente delos estudios de propiedades ópticas en los metales.
Una muy interesante consiste en la propagación de la luz a lo largo de una superficie. Nuestros conocimientos previos nos obligan a pensar que la luz que emerge de una fuente debe viajar en las tres dimensiones. Sin embargo, esta nueva teoría sugiere que la luz esté confinada a propagarse en una dirección, pero con una expresión de campoeléctrico más complicada y cuya intensidad se desvanece a pocos nanómetros. Además, estamos considerando no sólo este campo sino también una interacción muy estrecha con los electrones de la superficie. A estas ondas le llamamos entonces plasmones superficiales.
La forma más usual de producir un estado de resonancia y generar dichos plasmones superficiales es dirigir un haz de luz visible monocromáticasobre la superficie del metal bajo ciertas condiciones físicas y obtener la respuesta de la fracción de luz reflejada para diferentes ángulos de incidencia.
El desarrollo teórico [1], muestra que el índice de refracción del primer material dieléctrico debe ser mayor que el del segundo y que la permitividad eléctrica de los dielétricos ha de ser positiva, mientras que la componente real de lapermitividad del metal deberá ser negativa.
El haz de luz que incide sobre la superficie debe ser monocromático y con polarización P. Además, el grosor de la película del metal ha de ser mucho menor que la longitud de onda del haz incidente [2].
La onda del plasmón está caracterizada por un vector de número de onda o vector de propagación que depende de la naturaleza del material [4]
[pic](1)
donde [pic] es la longitud de onda de la perturbación, [pic] y [pic], son el índice de refracción del metal (parte real) y del segundo dieléctrico, respectivamente. Por tanto [pic] y [pic] son sus constantes dieléctricas, de acuerdo con la relación [pic].
Observando la expresión (1) parece ser que el estado de resonancia en los plasmones se logra cuando laparte real de la constante dieléctrica del metal es negativa, esto es Re{[pic]} < 0. Esta condición se cumple en diversos metales y unos de ellos es el material que utilizamos en nuestro estudio: la plata.
Como mencionamos anteriormente utilizamos luz para excitar la superficie del metal; sin embargo la luz no se incide directamente sobre este ya que el vector de propagación de ella viene...
Leer documento completo
Regístrate para leer el documento completo.