Plasmone

In fisica della materia, il plasmone è un'eccitazione collettiva associata alle oscillazioni del plasma di elettroni contenuti in un sistema. Il plasmone è un quanto delle oscillazioni di plasma, ovvero una quasiparticella risultante dalla quantizzazione delle oscillazioni di plasma.

La plasmonica è la branca scientifica che studia la propagazione della luce tramite l'uso di strutture detti "plasmoni di superficie", che hanno la capacità di manipolare la luce alla nanoscala. La magnetoplasmonica è una specializzazione della plasmonica che studia l'interazione tra magnetismo e plasmoni con l'obiettivo di controllare il magnetismo attraverso i plasmoni e viceversa.

Spiegazione

Il plasmone è già grossolanamente descrivibile al livello di una visione semi-classica nel contesto del modello di Sommerfeld. In questo modello un plasmone è visto come un'oscillazione collettiva della nube di elettroni rispetto al fondo caricato positivamente costituito dagli ioni del sistema.

L'energia del plasmone può essere stimata attraverso il modello a elettroni liberi come:

$E_{p} = ℏ \sqrt{\frac{n e^{2}}{m ϵ_{0}}}$

dove $n$ è la densità di elettroni nella banda di conduzione, $e$ è la carica dell'elettrone, $m$ la massa dell'elettrone e $ϵ_{0}$ la permittività elettrica.

Il plasmone è associato ad una oscillazione longitudinale del campo elettromagnetico.

Plasmone di superficie

Il plasmone di superficie è un plasmone localizzato in prossimità della superficie di un solido. È caratterizzato da una energia differente e una relazione di dispersione che va come la radice quadrata del modulo del momento. È una delle due classi di onde superficiali insieme all'onda di superficie di Dyakonov.

Questo tipo di plasmone viene usato per amplificare la radiazione Čerenkov e per la produzione di metamateriali.