Surface plasmon polariton
સરફેસ પ્લાઝમોન પોલારિટોન્સ (એસ. પી. પી.) એ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો છે જે મેટલ-ડાયલેક્ટ્રિક અથવા મેટલ-એર ઇન્ટરફેસ સાથે મુસાફરી કરે છે, વ્યવહારીક રીતે ઇન્ફ્રારેડ અથવા દૃશ્યમાન-આવર્તનમાં. "સરફેસ પ્લાઝમોન પોલારિટોન" શબ્દ સમજાવે છે કે તરંગમાં ધાતુમાં ચાર્જ ગતિ ("સરફેસ પ્લાઝમોન") અને હવામાં ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો અથવા ડાઇલેક્ટ્રિક ("પોલારિટોન") બંનેનો સમાવેશ થાય છે. તે સપાટીના તરંગનો એક પ્રકાર છે, જે પ્રકાશને ઓપ્ટિકલ ફાઇબર દ્વારા માર્ગદર્શન આપી શકાય તે જ રીતે ઇન્ટરફેસ સાથે માર્ગદર્શન આપે છે. એસ. પી. પી. સમાન આવર્તન (ફોટોન) પર શૂન્યાવકાશમાં પ્રકાશ કરતાં ટૂંકી તરંગલંબાઇ ધરાવે છે. તેથી, એસ. પી. પી. માં વધુ વેગ અને સ્થાનિક ક્ષેત્રની તીવ્રતા હોઈ શકે છે. ઇન્ટરફેસને લંબરૂપ, તેઓ ઉપ-તરંગલંબાઇ-સ્કેલ બંધન ધરાવે છે. એક એસ. પી. પી. ઇન્ટરફેસ સાથે ત્યાં સુધી પ્રસરે છે જ્યાં સુધી તેની ઊર્જા ધાતુના શોષણમાં અથવા અન્ય દિશાઓમાં (જેમ કે મુક્ત જગ્યામાં) વિખેરાઈ ન જાય. એસ. પી. પી. નો ઉપયોગ માઇક્રોસ્કોપી અને ફોટોલિથોગ્રાફીમાં સબવેવલેન્થ ઓપ્ટિક્સને વિવર્તન મર્યાદાની બહાર સક્ષમ કરે છે. તે પ્રકાશના મૂળભૂત ગુણધર્મના પ્રથમ સ્થિર-સ્થિતિ માઇક્રો-મિકેનિકલ માપનને પણ સક્ષમ કરે છેઃ ડાઇલેક્ટ્રિક માધ્યમમાં ફોટોનની ગતિ. અન્ય એપ્લિકેશનો ફોટોનિક ડેટા સ્ટોરેજ, લાઇટ જનરેશન અને બાયોફોટોનિક્સ છે. ઉત્તેજના એસપીપી ઇલેક્ટ્રોન અને ફોટોન બંને દ્વારા ઉત્તેજિત થઈ શકે છે. ઇલેક્ટ્રોન દ્વારા ઉત્તેજના ધાતુના જથ્થામાં ઇલેક્ટ્રોનને ફાયર કરીને બનાવવામાં આવે છે. જેમ જેમ ઇલેક્ટ્રોન વિખેરાય છે, ઊર્જા બલ્ક પ્લાઝ્મામાં સ્થાનાંતરિત થાય છે. સપાટીની સમાંતર સ્કેટરિંગ વેક્ટરનો ઘટક સપાટીના પ્લાઝમોન પોલરિટોનની રચનામાં પરિણમે છે. ફોટોનને એસ. પી. પી. ને ઉત્તેજિત કરવા માટે, બંનેમાં સમાન આવર્તન અને વેગ હોવો આવશ્યક છે. જો કે, આપેલ આવર્તન માટે, મુક્ત-અવકાશ ફોટોન એસ. પી. પી. કરતા ઓછો વેગ ધરાવે છે કારણ કે બંનેના વિખેરણ સંબંધો અલગ અલગ હોય છે (નીચે જુઓ). આ મોમેન્ટમ મિસમેચ એ કારણ છે કે હવામાંથી મુક્ત-અવકાશ ફોટોન સીધા એસ. પી. પી. સાથે જોડી શકતો નથી. આ જ કારણસર, સરળ ધાતુની સપાટી પરનો એસ. પી. પી. મુક્ત-અવકાશ ફોટોન તરીકે ઊર્જાને અસ્તરવિદ્યુતમાં (જો અસ્તરવિદ્યુત એકસમાન હોય તો) ઉત્સર્જિત કરી શકતો નથી. આ અસંગતતા કુલ આંતરિક પ્રતિબિંબ દરમિયાન થતા પ્રસારણના અભાવને અનુરૂપ છે. તેમ છતાં, ફોટોન અને એસ. પી. પી. તરંગ વેક્ટર (અને આમ તેમના મોમેન્ટા સાથે મેળ ખાય છે) સાથે મેળ કરવા માટે પ્રિઝમ અથવા ગ્રેટિંગ જેવા જોડાણ માધ્યમનો ઉપયોગ કરીને એસ. પી. પી. માં ફોટોનનું જોડાણ પ્રાપ્ત કરી શકાય છે. પ્રિઝમને ક્રેશ્ચમેન રૂપરેખાંકનમાં પાતળા ધાતુની ફિલ્મ સામે અથવા ઓટ્ટો રૂપરેખાંકનમાં ધાતુની સપાટીની ખૂબ નજીક મૂકી શકાય છે (આકૃતિ 1). ગ્રેટિંગ કપ્લર સમાંતર તરંગ વેક્ટર ઘટકને ગ્રેટિંગ સમયગાળા (આકૃતિ 2) સાથે સંબંધિત રકમ દ્વારા વધારીને તરંગ વેક્ટર સાથે મેળ ખાય છે. આ પદ્ધતિ, ઓછી વારંવાર ઉપયોગમાં લેવાતી હોવા છતાં, સપાટીની રફનેસની અસરની સૈદ્ધાંતિક સમજણ માટે મહત્વપૂર્ણ છે. વધુમાં, સરળ અલગ સપાટીની ખામીઓ જેમ કે ખાંચ, સ્લિટ અથવા અન્યથા સમતલીય સપાટી પર લહેરિયું એક એવી પદ્ધતિ પ્રદાન કરે છે જેના દ્વારા મુક્ત-અવકાશ કિરણોત્સર્ગ અને એસ. પી. ઊર્જાનું વિનિમય કરી શકે છે અને તેથી જોડી શકે છે. ક્ષેત્રો અને પ્રસરણ સંબંધ એસ. પી. પી. ના ગુણધર્મો મેક્સવેલના સમીકરણોમાંથી મેળવી શકાય છે. આપણે એક કોઓર્ડિનેટ સિસ્ટમનો ઉપયોગ કરીએ છીએ જ્યાં મેટલ-ડાઇલેક્ટ્રિક ઇન્ટરફેસ પ્લેન છે, જેમાં મેટલ એટ અને ડાઇલેક્ટ્રિક એટ છે. સ્થિતિ અને સમય t ના કાર્ય તરીકે વિદ્યુત અને ચુંબકીય ક્ષેત્રો નીચે મુજબ છેઃ જ્યાં n એ પદાર્થને સૂચવે છે (ધાતુ માટે 1 અને પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર પર વિદ્યુત ક્ષેત્ર વેક્ટરના x-અને z-ઘટકો છે, તે ચુંબકીય ક્ષેત્ર વેક્ટરનો y-ઘટક છે, અને અન્ય ઘટકો () શૂન્ય છે. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, એસ. પી. પી. હંમેશા ટી. એમ. (ત્રાંસા ચુંબકીય) તરંગો હોય છે. k એ તરંગ વેક્ટર છે; તે એક જટિલ વેક્ટર છે, અને લોસલેસ એસ. પી. પી. ના કિસ્સામાં, તે તારણ આપે છે કે x ઘટકો વાસ્તવિક છે અને z ઘટકો કાલ્પનિક છે-તરંગ x દિશા સાથે દોલન કરે છે અને z દિશા સાથે ઘાતાંકીય રીતે ક્ષીણ થાય છે. બંને સામગ્રી માટે હંમેશા સમાન હોય છે, પરંતુ સામાન્ય રીતે તેનાથી અલગ હોય છે, જ્યાં સામગ્રી 1 (ધાતુ) ની પારગમ્યતા છે, અને c એ શૂન્યાવકાશમાં પ્રકાશની ઝડપ છે. નીચે ચર્ચા કર્યા મુજબ, આ પણ લખી શકાય છે. આ સ્વરૂપનું તરંગ મેક્સવેલના સમીકરણોને માત્ર એ શરત પર સંતુષ્ટ કરે છે કે નીચેના સમીકરણો પણ ધરાવે છેઃ અને આ બે સમીકરણોને ઉકેલતા, સપાટી પર ફેલાતા તરંગ માટે વિક્ષેપ સંબંધ છે ઇલેક્ટ્રોન ગેસના મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન મોડેલમાં, જે ક્ષીણતાની અવગણના કરે છે, ધાતુના ડાઇલેક્ટ્રિક કાર્ય એ છે જ્યાં એસ. આઈ. એકમોમાં બલ્ક પ્લાઝ્મા આવર્તન છે જ્યાં n એ ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા છે, e એ ઇલેક્ટ્રોનનો ચાર્જ છે, m ≤ એ ઇલેક્ટ્રોનનું અસરકારક દળ છે અને મુક્ત-અવકાશની પારગમ્યતા છે. પ્રસરણ સંબંધ આકૃતિ 3 માં આલેખિત કરવામાં આવ્યો છે. નીચા k પર, એસ. પી. પી. ફોટોનની જેમ વર્તે છે, પરંતુ જેમ જેમ k વધે છે તેમ, પ્રસરણ સંબંધ વળે છે અને "સપાટી પ્લાઝ્મા આવર્તન" તરીકે ઓળખાતી એસિમ્પ્ટોટિક મર્યાદા સુધી પહોંચે છે. પ્રસરણ વળાંક પ્રકાશ રેખાની જમણી બાજુએ આવેલો હોવાથી, ω = k ⋅ c, એસ. પી. પી. મુક્ત-અવકાશ કિરણોત્સર્ગ કરતાં ટૂંકી તરંગલંબાઇ ધરાવે છે, જેમ કે એસ. પી. પી. વેવવેક્ટરનો સપાટીની બહારનો ઘટક સંપૂર્ણપણે કાલ્પનિક હોય છે અને તે અવિકસિત ક્ષય દર્શાવે છે. જો આપણે ધારીએ કે ε2 વાસ્તવિક છે અને ε2> 0 છે, તો તે સાચું હોવું જોઈએ કે ε1 <0, એક શરત જે ધાતુઓમાં સંતુષ્ટ છે. ધાતુમાંથી પસાર થતા વિદ્યુતચુંબકીય તરંગો ઓહમિક નુકસાન અને ઇલેક્ટ્રોન-કોર ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓને કારણે ભીનાશ અનુભવે છે. આ અસરો ડાઇલેક્ટ્રિક કાર્યના કાલ્પનિક ઘટક તરીકે દેખાય છે. ધાતુના અસ્તરવિદ્યુત કાર્યને ε1 = ε1′ + i ⋅ ε1′′ દર્શાવવામાં આવે છે જ્યાં ε1′ અને ε1′′ અનુક્રમે અસ્તરવિદ્યુત કાર્યના વાસ્તવિક અને કાલ્પનિક ભાગો છે. સામાન્ય રીતે>> ε1′′ તેથી તરંગસંખ્યાને તેના વાસ્તવિક અને કાલ્પનિક ઘટકોની દ્રષ્ટિએ વ્યક્ત કરી શકાય છે જેમ કે તરંગ વાહક આપણને વિદ્યુતચુંબકીય તરંગના ભૌતિક રીતે અર્થપૂર્ણ ગુણધર્મોની સમજ આપે છે જેમ કે તેની અવકાશી હદ અને તરંગ વાહક મેળ માટે જોડાણ જરૂરિયાતો. પ્રસારની લંબાઈ અને ત્વચાની ઊંડાઈ જેમ જેમ એસ. પી. પી. સપાટી પર પ્રસરે છે, તે શોષણને કારણે ધાતુની ઊર્જા ગુમાવે છે. સપાટીના પ્લાઝમોનની તીવ્રતા વિદ્યુતક્ષેત્રના વર્ગ સાથે ક્ષીણ થાય છે, તેથી x અંતરે, તેની તીવ્રતામાં એક પરિબળ દ્વારા ઘટાડો થયો છે. પ્રસારની લંબાઈને એસ. પી. પી. ની તીવ્રતા માટે 1/ઇ. ના પરિબળ દ્વારા ક્ષય થવાના અંતર તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે. આ સ્થિતિ લંબાઈથી સંતુષ્ટ થાય છે તેવી જ રીતે, વિદ્યુત ક્ષેત્ર ધાતુની સપાટી પર કાટખૂણામાં પડે છે. ઓછી આવૃત્તિઓ પર, ધાતુમાં એસ. પી. પી. પ્રવેશની ઊંડાઈ સામાન્ય રીતે ત્વચાની ઊંડાઈ સૂત્રનો ઉપયોગ કરીને અંદાજવામાં આવે છે. ડાઇલેક્ટ્રિકમાં, ક્ષેત્ર વધુ ધીમે ધીમે નીચે પડી જશે. ધાતુ અને અસ્તરવિદ્યુત માધ્યમમાં ક્ષયની લંબાઈને વ્યક્ત કરી શકાય છે જ્યાં i પ્રસારના માધ્યમને સૂચવે છે. એસ. પી. પી. ત્વચાની ઊંડાઈમાં સહેજ વિક્ષેપ માટે ખૂબ જ સંવેદનશીલ હોય છે અને આ કારણે, એસ. પી. પી. નો ઉપયોગ ઘણીવાર સપાટીની અસમરૂપતાની તપાસ કરવા માટે થાય છે. એનિમેશન પ્રાયોગિક કાર્યક્રમો નેનોફેબ્રિકેટેડ સિસ્ટમો કે જે એસ. પી. પી. નો ઉપયોગ કરે છે તે દ્રવ્યમાં પ્રકાશના પ્રસારને ડિઝાઇન અને નિયંત્રિત કરવાની ક્ષમતા દર્શાવે છે. ખાસ કરીને, એસ. પી. પી. નો ઉપયોગ પ્રકાશને નેનોમીટર સ્કેલ વોલ્યુમોમાં અસરકારક રીતે પ્રસારિત કરવા માટે થઈ શકે છે, જે પ્રતિધ્વનિત આવર્તન વિક્ષેપ ગુણધર્મોમાં સીધા ફેરફાર તરફ દોરી જાય છે (ઉદાહરણ તરીકે પ્રકાશની તરંગલંબાઇ અને પ્રકાશના સ્પંદનોની ગતિમાં નોંધપાત્ર ઘટાડો), તેમજ બિનરેખીય સામગ્રી સાથે મજબૂત ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓને સક્ષમ કરવા માટે યોગ્ય ક્ષેત્ર ઉન્નતીકરણો. બાહ્ય પરિમાણો પ્રત્યે પ્રકાશની પરિણામી ઉન્નત સંવેદનશીલતા (ઉદાહરણ તરીકે, લાગુ કરાયેલ વિદ્યુત ક્ષેત્ર અથવા અધિશોષિત મોલેક્યુલર સ્તરનો ડાઇલેક્ટ્રિક અચળાંક) સેન્સિંગ અને સ્વિચિંગમાં એપ્લિકેશનો માટે મહાન વચન દર્શાવે છે. વર્તમાન સંશોધન નેનોસ્કેલ પ્લાઝમોનિક અસરો પર આધારિત માપન અને સંદેશાવ્યવહાર માટે નવીન ઘટકોની રચના, બનાવટ અને પ્રાયોગિક લાક્ષણિકતા પર કેન્દ્રિત છે. આ ઉપકરણોમાં બાયોસેન્સિંગ, ઓપ્ટિકલ પોઝિશનિંગ અને ઓપ્ટિકલ સ્વિચિંગ જેવી એપ્લિકેશનો માટે અલ્ટ્રા-કોમ્પેક્ટ પ્લાઝમોનિક ઇન્ટરફેરોમીટર્સ તેમજ સિલિકોન ચિપ પર ઉચ્ચ-બેન્ડવિડ્થ, ઇન્ફ્રારેડ-ફ્રિક્વન્સી પ્લાઝમોનિક સંચાર લિંકને એકીકૃત કરવા માટે જરૂરી વ્યક્તિગત બિલ્ડિંગ બ્લોક્સ (પ્લાઝમોન સ્રોત, વેવગાઇડ અને ડિટેક્ટર) નો સમાવેશ થાય છે. એસ. પી. પી. પર આધારિત કાર્યાત્મક ઉપકરણો બનાવવા ઉપરાંત, કૃત્રિમ રીતે અનુરૂપ બલ્ક ઓપ્ટિકલ લાક્ષણિકતાઓ સાથે ફોટોનિક સામગ્રી બનાવવા માટે મર્યાદિત ધાતુ-ડાયલેક્ટ્રિક જગ્યાઓમાં મુસાફરી કરતા એસ. પી. પી. ની વિખેરાઈ લાક્ષણિકતાઓનો ઉપયોગ કરવો શક્ય લાગે છે, અન્યથા મેટામેટ્રિયલ્સ તરીકે ઓળખાય છે. કૃત્રિમ એસ. પી. પી. સ્થિતિઓને માઇક્રોવેવ અને ટેરાહર્ટ્ઝ આવૃત્તિઓમાં મેટામેટ્રિયલ્સ દ્વારા અનુભવી શકાય છે; આ સ્પૂફ સરફેસ પ્લાઝમન્સ તરીકે ઓળખાય છે. એસ. પી. પી. ના ઉત્તેજનાનો ઉપયોગ સરફેસ પ્લાઝમોન રેઝોનન્સ (એસ. પી. આર.) તરીકે ઓળખાતી પ્રાયોગિક તકનીકમાં વારંવાર થાય છે. એસ. પી. આર. માં, સપાટીના પ્લાઝમોનની મહત્તમ ઉત્તેજના ઘટના કોણ, તરંગલંબાઇ અથવા તબક્કાના કાર્ય તરીકે પ્રિઝમ કપ્લરમાંથી પ્રતિબિંબિત શક્તિનું નિરીક્ષણ કરીને શોધી કાઢવામાં આવે છે. ઉચ્ચ પ્રદર્શન ડેટા પ્રોસેસિંગ નેનો ઉપકરણોમાં ઉપયોગ માટે ફોટોનિક સર્કિટની કદ મર્યાદાઓને દૂર કરવાના સાધન તરીકે એસ. પી. પી. અને સ્થાનિક પ્લાઝમોન રેઝોનન્સ બંને સહિત સપાટી પરના પ્લાઝમોન આધારિત સર્કિટની દરખાસ્ત કરવામાં આવી છે. આ નેનો-ઉપકરણોમાં સામગ્રીના પ્લાઝમોનિક ગુણધર્મોને ગતિશીલ રીતે નિયંત્રિત કરવાની ક્ષમતા તેમના વિકાસની ચાવી છે. પ્લાઝમોન-પ્લાઝમોન ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓનો ઉપયોગ કરતો એક નવો અભિગમ તાજેતરમાં દર્શાવવામાં આવ્યો છે. અહીં પ્રકાશના પ્રસારને ચાલાકીથી ચલાવવા માટે બલ્ક પ્લાઝમોન રેઝોનન્સ પ્રેરિત અથવા દબાવવામાં આવે છે. આ અભિગમમાં નેનોસ્કેલ પ્રકાશ હેરફેર અને સંપૂર્ણ CMOS-સુસંગત ઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિકલ પ્લાઝમોનિક મોડ્યુલેટરના વિકાસ માટે ઉચ્ચ સંભાવના હોવાનું દર્શાવવામાં આવ્યું છે. ચિપ-સ્કેલ ફોટોનિક સર્કિટમાં CMOS સુસંગત ઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિક પ્લાઝમોનિક મોડ્યુલેટર મુખ્ય ઘટકો હશે. સપાટીની બીજી હાર્મોનિક પેઢીમાં, બીજો હાર્મોનિક સંકેત વિદ્યુત ક્ષેત્રના વર્ગના પ્રમાણમાં હોય છે. સપાટીના પ્લાઝમોનને કારણે આંતરપૃષ્ઠ પર વિદ્યુત ક્ષેત્ર વધુ મજબૂત બને છે, જેના પરિણામે બિન-રેખીય ઓપ્ટિકલ અસર થાય છે. આ મોટા સંકેતનો ઉપયોગ ઘણીવાર મજબૂત બીજા હાર્મોનિક સંકેત ઉત્પન્ન કરવા માટે કરવામાં આવે છે. પ્લાઝમોન-સંબંધિત શોષણ અને ઉત્સર્જન શિખરોની તરંગલંબાઇ અને તીવ્રતા પરમાણુ શોષણથી પ્રભાવિત થાય છે જેનો ઉપયોગ પરમાણુ સેન્સરમાં થઈ શકે છે. ઉદાહરણ તરીકે, દૂધમાં કેસીનને શોધતું સંપૂર્ણપણે કાર્યરત પ્રોટોટાઇપ ઉપકરણ બનાવવામાં આવ્યું છે. આ ઉપકરણ સોનાના સ્તર દ્વારા પ્રકાશના પ્લાઝમોન-સંબંધિત શોષણમાં ફેરફારોની દેખરેખ પર આધારિત છે. ઉપયોગમાં લેવાતી સામગ્રી સપાટીના પ્લાઝમોન ધ્રુવીકરણ માત્ર હકારાત્મક-પારગમ્યતા સામગ્રી અને નકારાત્મક-પારગમ્યતા સામગ્રી વચ્ચેના આંતરછેદ પર અસ્તિત્વમાં હોઈ શકે છે. હકારાત્મક-પારગમ્યતા સામગ્રી, જેને ઘણીવાર ડાઇલેક્ટ્રિક સામગ્રી કહેવામાં આવે છે, તે હવા અથવા (દૃશ્યમાન પ્રકાશ માટે) કાચ જેવી કોઈપણ પારદર્શક સામગ્રી હોઈ શકે છે. નકારાત્મક-પારગમ્યતા સામગ્રી, જેને ઘણીવાર પ્લાઝમોનિક સામગ્રી કહેવામાં આવે છે, તે ધાતુ અથવા અન્ય સામગ્રી હોઈ શકે છે. તે વધુ નિર્ણાયક છે, કારણ કે તે તરંગલંબાઇ, શોષણ લંબાઈ અને એસ. પી. પી. ના અન્ય ગુણધર્મો પર મોટી અસર કરે છે. કેટલાક પ્લાઝમોનિક પદાર્થોની ચર્ચા આગળ કરવામાં આવી છે. ધાતુઓ દૃશ્યમાન અને નજીકના ઇન્ફ્રારેડ પ્રકાશ માટે, મુક્ત ઇલેક્ટ્રોનની વિપુલતાને કારણે એકમાત્ર પ્લાઝમોનિક સામગ્રી ધાતુઓ છે, જે ઉચ્ચ પ્લાઝ્મા આવર્તન તરફ દોરી જાય છે. (પદાર્થોની નકારાત્મક વાસ્તવિક પારગમ્યતા તેમની પ્લાઝ્મા આવર્તનની નીચે જ હોય છે.) કમનસીબે, ધાતુઓ ઓહમિક નુકસાનથી પીડાય છે જે પ્લાઝમોનિક ઉપકરણોની કામગીરીને ઘટાડી શકે છે. ઓછી ખોટની જરૂરિયાતએ પ્લાઝમોનિક્સ માટે નવી સામગ્રી વિકસાવવા અને હાલની સામગ્રીની જમા કરવાની સ્થિતિને શ્રેષ્ઠ બનાવવાના હેતુથી સંશોધનને પ્રોત્સાહન આપ્યું છે. સામગ્રીની ખોટ અને ધ્રુવીકરણક્ષમતા બંને તેની ઓપ્ટિકલ કામગીરીને અસર કરે છે. એસ. પી. પી. માટે ગુણવત્તાના પરિબળને આ રીતે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે. નીચેનું કોષ્ટક ચાર સામાન્ય પ્લાઝમોનિક ધાતુઓ માટે ગુણવત્તાના પરિબળો અને એસ. પી. પી. પ્રસારની લંબાઈ દર્શાવે છે; Al, Ag, Au અને Cu ઓપ્ટિમાઇઝ્ડ પરિસ્થિતિઓમાં થર્મલ બાષ્પીભવન દ્વારા જમા થાય છે. ગુણવત્તાના પરિબળો અને એસ. પી. પી. પ્રસારની લંબાઈની ગણતરી અલ, એજી, એયુ અને ક્યુ ફિલ્મોમાંથી ઓપ્ટિકલ ડેટાનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવી હતી. ચાંદી દૃશ્યમાન, નજીકના ઇન્ફ્રારેડ (એન. આઈ. આર.) અને ટેલિકોમ તરંગલંબાઇ બંનેમાં વર્તમાન સામગ્રીનું સૌથી ઓછું નુકસાન દર્શાવે છે. સોનું અને તાંબુ દૃશ્યમાન અને એન. આઈ. આર. માં સમાન રીતે સારું પ્રદર્શન કરે છે, જેમાં તાંબુ ટેલિકોમ તરંગલંબાઇ પર થોડો ફાયદો ધરાવે છે. કુદરતી વાતાવરણમાં રાસાયણિક રીતે સ્થિર રહેવાનો ચાંદી અને તાંબુ બંને પર સોનાનો ફાયદો છે, જે તેને પ્લાઝમોનિક બાયોસેન્સર માટે સારી રીતે અનુકૂળ બનાવે છે. જો કે, ~ 470 એનએમ પર ઇન્ટરબેન્ડ સંક્રમણ 600 એનએમથી ઓછી તરંગલંબાઇ પર સોનામાં નુકસાનમાં ઘણો વધારો કરે છે. એલ્યુમિનિયમ એ અલ્ટ્રાવાયોલેટ શાસન (<330 એનએમ) માં શ્રેષ્ઠ પ્લાઝમોનિક સામગ્રી છે અને તે તાંબાની સાથે CMOS સુસંગત પણ છે. અન્ય પદાર્થો પદાર્થમાં જેટલા ઓછા ઇલેક્ટ્રોન હોય છે, તેટલા ઓછા (એટલે કે. લાંબી તરંગલંબાઇ) તેની પ્લાઝ્મા આવર્તન બને છે. તેથી, ઇન્ફ્રારેડ અને લાંબી તરંગલંબાઇ પર, ધાતુઓ ઉપરાંત અન્ય વિવિધ પ્લાઝમોનિક પદાર્થો પણ અસ્તિત્વ ધરાવે છે. આમાં પારદર્શક વાહક ઓક્સાઇડનો સમાવેશ થાય છે, જે એન. આઈ. આર.-એસ. ડબલ્યુ. આઈ. આર. ઇન્ફ્રારેડ શ્રેણીમાં લાક્ષણિક પ્લાઝ્મા આવર્તન ધરાવે છે. લાંબી તરંગલંબાઇ પર, સેમિકન્ડક્ટર્સ પણ પ્લાઝમોનિક હોઈ શકે છે. કેટલીક સામગ્રીઓમાં પ્લાઝમોન (કહેવાતા રેસ્ટસ્ટ્રાહલેન બેન્ડ) ને બદલે ફોનોનથી સંબંધિત ચોક્કસ ઇન્ફ્રારેડ તરંગલંબાઇ પર નકારાત્મક પારગમ્યતા હોય છે. પરિણામી તરંગો સપાટીના પ્લાઝમોન પોલારિટોન્સ જેવા જ ઓપ્ટિકલ ગુણધર્મો ધરાવે છે, પરંતુ તેમને એક અલગ શબ્દ, સપાટીના ફોનોન પોલારિટોન્સ દ્વારા ઓળખવામાં આવે છે. રફનેસની અસરો એસ. પી. પી. પર રફનેસની અસરને સમજવા માટે, પહેલા એ સમજવું ફાયદાકારક છે કે એસ. પી. પી. કેવી રીતે ગ્રેટિંગ આકૃતિ 2 દ્વારા જોડાય છે. જ્યારે ફોટોન સપાટી પર ઇન્સિડેન્ટ થાય છે, ત્યારે ડાઇલેક્ટ્રિક સામગ્રીમાં ફોટોનનું તરંગ વેક્ટર એસ. પી. પી. કરતા નાનું હોય છે. ફોટોનને એસ. પી. પી. માં જોડવા માટે, તરંગ વાહક દ્વારા વધવું આવશ્યક છે. સામયિક ગ્રેટિંગનું ગ્રેટિંગ હાર્મોનિક્સ શરતો સાથે મેળ કરવા માટે સહાયક ઇન્ટરફેસને સમાંતર વધારાની ગતિ પ્રદાન કરે છે. જ્યાં ગ્રેટિંગનું તરંગ વેક્ટર છે, તે આવતા ફોટોનની આપતનું કોણ છે, a એ ગ્રેટિંગ સમયગાળો છે, અને n એ પૂર્ણાંક છે. ખરબચડી સપાટીઓને વિવિધ સમયાંતરે ઘણા ગ્રેટિંગ્સની સુપરપોઝિશન તરીકે વિચારી શકાય છે. ક્રેશ્ચમેને દરખાસ્ત કરી હતી કે આંકડાકીય સહસંબંધ કાર્યને ખરબચડી સપાટી માટે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે જ્યાં સ્થિતિ પર સરેરાશ સપાટીની ઊંચાઈથી ઉપરની ઊંચાઈ હોય અને તે એકીકરણનું ક્ષેત્ર હોય. ધારો કે આંકડાકીય સહસંબંધ કાર્ય એ સ્વરૂપનું ગૌસીયન છે જ્યાં મૂળ સરેરાશ ચોરસ ઊંચાઈ છે, તે બિંદુથી અંતર છે, અને સહસંબંધ લંબાઈ છે, તો પછી સહસંબંધ કાર્યનું ફોરિયર પરિવર્તન એ છે કે જ્યાં દરેક અવકાશી આવર્તનની માત્રાનું માપ છે જે પૃષ્ઠીય પ્લાઝમોનમાં દંપતી ફોટોનને મદદ કરે છે. જો સપાટીમાં રફનેસનો માત્ર એક જ ફોરિયર ઘટક હોય (એટલે કે. સપાટીની રૂપરેખા સિનુસોઇડલ છે), પછી તે અલગ છે અને માત્ર અહીં જ અસ્તિત્વ ધરાવે છે, પરિણામે જોડાણ માટે ખૂણાઓનો એક સાંકડો સમૂહ બને છે. જો સપાટીમાં ઘણા ફોરિયર ઘટકો હોય, તો પછી બહુવિધ ખૂણાઓ પર જોડાણ શક્ય બને છે. રેન્ડમ સપાટી માટે, સતત બને છે અને કપલિંગ એંગલની શ્રેણી વિસ્તૃત થાય છે. અગાઉ જણાવ્યા મુજબ, એસ. પી. પી. બિન-કિરણોત્સર્ગી છે. જ્યારે એસ. પી. પી. ખરબચડી સપાટી સાથે પ્રવાસ કરે છે, ત્યારે તે સામાન્ય રીતે સ્કેટરિંગને કારણે કિરણોત્સર્ગી બને છે. પ્રકાશની સપાટીના સ્કેટરિંગ થિયરી સૂચવે છે કે ઘટના તીવ્રતા દીઠ ઘન ખૂણા દીઠ વેરવિખેર તીવ્રતા એ છે કે ધાતુ/ડાઇલેક્ટ્રિક ઇન્ટરફેસ પર એક જ દ્વિધ્રુવમાંથી કિરણોત્સર્ગ પેટર્ન ક્યાં છે. જો ક્રેટ્સમેન ભૂમિતિમાં સપાટીના પ્લાઝમન્સ ઉત્તેજિત હોય અને છૂટાછવાયા પ્રકાશને આપતનાં સમતલમાં જોવામાં આવે (આકૃતિ. 4), પછી દ્વિધ્રુવ કાર્ય ધ્રુવીકરણ કોણ ક્યાં છે તેની સાથે બને છે અને xz-સમતલમાં z-અક્ષનો કોણ છે. આ સમીકરણોમાંથી બે મહત્વપૂર્ણ પરિણામો બહાર આવે છે. પ્રથમ એ છે કે જો (એસ-ધ્રુવીકરણ), પછી અને વેરવિખેર પ્રકાશ. બીજું, વેરવિખેર પ્રકાશમાં માપી શકાય તેવી રૂપરેખા હોય છે જે રફનેસ સાથે સહેલાઈથી સંકળાયેલી હોય છે. આ વિષય સંદર્ભમાં વધુ વિગતવાર ગણવામાં આવે છે. સરફેસ પ્લાઝમોન સરફેસ પ્લાઝમોન રેઝોનન્સ પણ જુઓ સ્થાનિક સપાટી પ્લાઝમોન પ્લાઝમોનિક લેન્સ સુપરલેન્સ ગ્રાફીન પ્લાઝમોનિક્સ સરફેસ વેવ ડાયકોનોવ સરફેસ વેવ્સ નોટ્સ સંદર્ભો વધુ વાંચન મફત પીડીએફ ડાઉનલોડ. મફત પીડીએફ ડાઉનલોડ કરો. મફત પીડીએફ ડાઉનલોડ કરો. બાહ્ય કડીઓ "AP272 માટે અભ્યાસક્રમ તરીકે રજૂ કરવામાં આવી છે. શિયાળો 2007 ". અર્ધ-કણો મેટામેટ્રિયલ્સ પ્લાઝમોનિક્સ સપાટીના તરંગો