プラズモンのソースを表示

{{出典の明記|date=2014年11月}}
'''プラズモン'''（{{Lang-en|plasmon}}）とは、[[金属]]中の[[自由電子]]による集団的な振動（[[プラズマ振動]]）の[[量子]]である。

== 解説 ==
プラズマ振動数を<math>\omega_p</math>とすると、プラズモンのエネルギーは<math>\hbar\omega_p</math><ref><math>\hbar</math> は[[ディラック定数]]。</ref>である。プラズモンは[[絶縁体]]、[[金属]]、[[半導体]]、[[半金属]]のほか、大きな[[原子]]や[[分子]]において観測されている。半導体や半金属中の自由担体によるプラズモンのエネルギーは <math>0.01\sim0.1{\rm eV}</math>（[[電子ボルト]]）程度である。極性半導体のプラズマ波は[[縦波]]の[[光学フォノン]]と共に[[結合モード]]を形成する。強磁場中の半導体や半金属では[[磁気プラズマ]]に関する多彩なモードが生じる。これらのモードの励起は[[光反射]]や[[ラマン散乱]]によって研究されている。通常の固体で、[[価電子帯]]を占めるすべての電子によるプラズモンのエネルギーは <math>10{\rm eV}</math>程度である。[[ほとんど自由な電子の近似]]が適応しうる金属や半導体結晶では、プラズマ振動数は自由電子集団によるものにほぼ等しく、<math>\sqrt{4\pi n_Ve^2/m_0}</math>で与えられる（<math>n_V</math>は価電子の密度、<math>m_0</math>は自由電子の質量）。[[ケイ素|Si]]、[[アルミニウム|Al]]、[[マグネシウム|Mg]]、[[ベリリウム|Be]]、や[[アルカリ金属]]などがこれに相当する。価電子プラズモンはX線の[[非弾性散乱]]や[[高速電子]]（1-10keV）の[[エネルギー損失スペクトル]]により観測できる。[[真空紫外]]領域に至る広い波長領域の光反射スペクトルを[[クラマース・クローニッヒの関係]]によって[[誘電関数]]の逆数の虚部に変換すると、プラズモンの[[励起スペクトル]]が見られる<ref>『物理学辞典』 培風館、1984年</ref>。

== 表面プラズモン ==
{{Main|表面素励起}}
[[金属ナノ粒子]]ではプラズモンが表面に局在することになるので、'''表面（局在）プラズモン'''とも呼ばれる。中でも[[金コロイド]]などの金属ナノ粒子では、可視-近赤外域の[[光電場]]とプラズモンが[[共鳴|カップリング]]して[[光吸収]]が起こり、鮮やかな[[色調]]を呈する。この現象が[[表面プラズモン共鳴|表面（局在）プラズモン共鳴]]<ref>{{lang-en-short|surface plasmon resonance}}、略称：SPR</ref>であり、局所的に著しく増強された[[電場]]も発生する。つまり、[[光エネルギー]]が表面プラズモンに変換されることにより、金属ナノ粒子表面に光のエネルギーが蓄えられるばかりでなく、光の[[回折限界]]より小さな領域での[[光制御]]が可能となることを意味する。また、粒子形や周囲媒質の誘電率に依存した共鳴波長がある。

このような金属ナノ粒子と光との[[相互作用]]が光科学技術の分野で注目されている。表面プラズモンの設計・制御・応用技術は[[エレクトロニクス]]や[[フォトニクス]]に対応して[[プラズモニクス]]と呼ばれる。

== 脚注 ==
{{Reflist}}

== 関連項目 ==
* [[プラズマ]]
* [[電子ガス]]
* [[エバネッセント場]]
* [[プラズモン顕微鏡]]
* [[プラズモニック太陽電池]]

== 外部リンク ==
* [http://www.plasmon.jp/ プラズモニクス研究会]

{{粒子の一覧}}
{{Condensed matter physics topics}}

{{Normdaten}}
{{DEFAULTSORT:ふらすもん}}
[[Category:量子力学]]
[[Category:固体物理学]]
[[Category:光学]]
[[Category:準粒子]]