Lokalisert overflateplasmonresonans

Lokalisert overflateplasmonresonans (LSPR) er et fenomen hvor fri elektroner på en metallisk overflate resonerer med en lysbølge. Dette er karakteristisk for visse metalliske nanopartikler, eller overflater med nano-størrelse kurvaturer. Fenomenet utnyttes blant annet til å finne størrelsen på gull-nanopartikler i løsning og til overflateforsterket ramanspektroskopi (Surface Enhanced Raman Spectroskopy)

LSPR i små partikler

LSPR kan bli forklart ut fra fri-elektronmodellen hvor elektroner er frie til å bevege seg både inni og på overflaten av det ledende metallet. Elektronene har energi bestemt av Pauli-prinsippet, slik at det må energi til for å sette elektronene i bevegelse. Det elektriske feltet i lysbølger kan sette elektronene i bevegelse. Slike elektroner i bevegelse er et overflateplasmon. Når partikkelen er veldig liten (mindre enn 1/10 av bølgelengden til lyset (~500 nm)) må slike overflateplasmon være stående bølger, som vil si at det bare er en lysbølgelengde som vil gi resonans. Når partikkelen er større skal det mindre energi til for å sette elektronene i bevegelse, så denne karakteristiske bølgelengden blir høyere. Det kan virke uintuitivt at det skal mindre energi til for å sette elektronene i resonans ettersom det jo er flere elektroner i større partikler. På denne skalaen har det seg imidlertid slik at elektronene i større partikler er løsere bundet (det er flere elektroner nær fermiflaten) og de er derfor lettere å flytte.