(SPPs)表面等离激元E[EsplKE,4H表面等离激元：在金属和介质E(O)交界面，由于表面电荷密度的振荡，束缚在界面的电磁波模式。552Apt/ >kk,=0+82Fu+ve, ng>1E = E。exp(ik,x -k,z)exp(-iot)En-ve,nm<1onE6A.V.Zayatsa,etal,PhysRep.2005,408:131-314B.W.L.Barnesetal,.JOptA:PureApplOpt.2006,8:S87-S93
6 表面等离激元（SPPs） exp( ) exp( ) 0 E E ik x k z i t = x − z − ω 1 0 1 2 1 2 k k x ≥ > + = ω ε ε ε ε ε ω 表面等离激元：在金属和介质 交界面，由于表面电荷密度的 振荡，束缚在界面的电磁波模 式。 A. V. Zayatsa, et al, Phys Rep. 2005, 408:131–314 B. W. L. Barnes et al,. J Opt A: Pure Appl Opt. 2006, 8:S87–S93
表面等离激元的特点0光子1.波矢比同频率的光要大。,sinek,=(0 /c)2.在介质和金属两侧都是候逝场，随着离界面距离的增加，电磁场强度指数衰减emE(0)01/2KSP（电磁场能量局域在界面附8m+e(0)C近)。kx表面等离激元色散曲线表面等离激元中的一些尺度概念Penetration depth Penetration depthintometalintodielectricSPppropagationSPPwavelengthlengthNon-localomSdASPPSsPPeffects二SPPLRSPP10 μm100μm1cm1nm10nm100nm1mm10cm1 μm
7 表面等离激元的特点 ω x k kx = (ω / c) ε p sinθ 1/ 2 ] ( ) ( ) [ ε ε ω ω ε ε ω + = m m sp c k 表面等离激元色散曲线 1. 波矢比同频率的光要大。 2. 在介质和金属两侧都是倏 逝场，随着离界面距离的增 加，电磁场强度指数衰减 （电磁场能量局域在界面附 近）。 表面等离激元中的一些尺度概念
（局域）（LSPR或者SPR表面等离激元共振局域表面等离激元共振：局域在纳米金属颗粒或纳米结构上的电荷密度振荡。1.共振波长由纳米结构的形状、尺寸、材料、周围介质决定。100 nm2.共振时有局域场增强Figure 1.3: Particle plasmongoldsphereofdifferentdiameters(nm)inwater7-65432008021406018040100120201601-00.60.50.70.80.90.30.41.030--00V/8Wavelength (um)
8 （局域）表面等离激元共振（LSPR或者SPR） 局域表面等离激元共振：局域在纳米金属 颗粒或纳米结构上的电荷密度振荡。 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 0 1 2 3 4 5 6 7 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 gold sphere of different diameters (nm) in water Extinction Coefficient Wavelength (µm) 1. 共振波长由纳米结构的形状、尺寸、 材料、周围介质决定。 2. 共振时有局域场增强
dc)Wavelength (μm)21.510.5Colloidalabsorptic1.2Mietheory1.0thinfilmabsorptionotoessso0(ne)0.8-ouegb)0.60.4.-0.20.0-0.51015202.53.03.5404.55.0Energy (eV)Fig.1(a)by exampleof theLycurgus cup (Byzantine empire,4th century A.D.).The glass cup, on display in theBritishMuseum,shows a strikingred colorwhen viewedin trans-mitted light, while appearing green in reflection. This pecu-liarbehaviorisduetosmallAunanoparticlesembeddedintheglass[Fig.1(b)],which show a strong optical absorptionof light inthegreenpart ofthevisiblespectrum[Fig.1()]9Plasmonics:Localizationand guidingofelectromagneticenergyinmetal/dielectricStefanA.MaierandHarryA.Atwater,JOURNALOFAPPLIEDPHYSICS98,0111012005
9 Plasmonics: Localization and guiding of electromagnetic energy in metal/dielectric Stefan A. Maier and Harry A. Atwater, JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 98, 011101 2005
Wood'sanomalies,1902Fi&1.WAVELENGTHCOnaRemarkableCaseof UnevenDistributionofLightinaDiffractionGratingSpectrumRWWood1902Proc.Phys.Soc.London1826910SURFACE-PLASMONRESONANCEEFFECTINGRATINGDIFFRACTIONRITCHIERH,ARAKAWAET,COWANJJ,etal（1968）PRL,21,1530
10 Wood’s anomalies，1902 On a Remarkable Case of Uneven Distribution of Light in a Diffraction Grating Spectrum R W Wood 1902 Proc. Phys. Soc. London 18 269 SURFACE-PLASMON RESONANCE EFFECT IN GRATING DIFFRACTION RITCHIE RH, ARAKAWA ET, COWAN JJ, et al （1968） PRL, 21 , 1530