Utilisateur:Ziani Zoheir/Brouillon
Histoire et découverte des plasmons de surface[modifier | modifier le code]
Les plasmons de surface ont une longue histoire et ont été étudiés dans le domaine des sciences de surface pendant plus de cent ans. En fait, depuis l'époque romaine, les gens ont découvert que le dopage des sels métalliques ou des colloïdes peut changer la couleur du verre. Un exemple célèbre est la coupe de Lycurgue qui est de couleur verte lorsqu'elle est vue à partir de la réflexion et de couleur rouge lorsqu'elle est vue en transmission. le mécanisme de cette différence de couleur n'a pas été découvert jusqu'à le 20e siècle lorsque les scientifiques ont découvert que c'était en fait dû à l'excitation des plasmons de surface localisés sur les nanoparticules d'argent et d'or intégrés dans le verre[1].
Plus tard en 1902, Wood a observé des bandes sombres inhabituelles dans le spectre de diffraction d'un réseau métallique, initialement connu sous le nom d'anomalies de Wood [2]. En utilisant les équations de Maxwell, Gustav Mie a pu dériver la théorie de la diffusion de la lumière et de l'absorption par des particules sphériques (connue sous le nom "théorie de Mie") pour comprendre les couleurs des colloïdes d'or en solution [3]. En 1941, Fano a répété l'expérience de Wood et a suggéré que le phénomène était dû à l'excitation des ondes électromagnétiques de surface sur le réseau métallique [4]. Ritchie a donné la première description théorique des plasmons de surface en 1957 par l'analyse de la perte d'énergie des électrons dans des films métalliques minces. Il a montré que les modes plasmons de surface peuvent être trouvés sur des surfaces métalliques [5]. Ritchie et ses collègues ont ensuite réussi à expliquer les anomalies du Wood en 1968 en utilisant le concept d'excitation plasmons de surface sur un réseau métallique [6]. Dans la même année, Otto et Kretschmann et Raether ont démontré l'excitation optique des plasmons de surface par le couplage au prisme [7]. Ce couplage au prisme fournit une méthode simple pour exciter et caractériser les plasmons de surface, ce qui a grandement accéléré la recherche dans ce domaine émergent. Depuis lors, de nombreuses découvertes dans le domaine de la plasmonique ont été rapportées.
Applications de la plasmonique[modifier | modifier le code]
Propriétés optiques du métal[modifier | modifier le code]
Plasmon polaritons de surface[modifier | modifier le code]
Sous certaines conditions, les électrons du métal peut osciller de manière cohérente avec une onde électromagnétique incidente, provenant de l'espace libre, induisant des ondes électromagnétiques de surface confinées et non radiatives. Ces ondes sont appelées Plasmon polaritons de surface (SPPs) si elles se propagent sur une surface continue. Le champ électromagnétique est plus forts à l'interface du SPP et il décroit exponentiellement à partir de la surface. Si la surface est lisse, les SPP sont non radiatifs et sont peu à peu absorbés par le métal. Cependant, si la surface a une rugosité ou des irrégularités, les SPP peuvent se reconvertir en ondes électromagnétiques libres en raison des diffusions.
relation de dispersion[modifier | modifier le code]
- (en) D. J. BARBER et I. C. FREESTONE, « AN INVESTIGATION OF THE ORIGIN OF THE COLOUR OF THE LYCURGUS CUP BY ANALYTICAL TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPY », Archaeometry, vol. 32, no 1, , p. 33–45 (ISSN 1475-4754, DOI 10.1111/j.1475-4754.1990.tb01079.x, lire en ligne, consulté le )
- (en) R. W. Wood, « On a Remarkable Case of Uneven Distribution of Light in a Diffraction Grating Spectrum », Proceedings of the Physical Society of London, vol. 18, no 1, , p. 269 (ISSN 1478-7814, DOI 10.1088/1478-7814/18/1/325, lire en ligne, consulté le )
- (en) Gustav Mie, « Beiträge zur Optik trüber Medien, speziell kolloidaler Metallösungen », Annalen der Physik, vol. 330, no 3, {{Article}} : paramètre «
date» manquant, p. 377–445 (ISSN 1521-3889, DOI 10.1002/andp.19083300302, lire en ligne, consulté le ) - (en) U. Fano, « The Theory of Anomalous Diffraction Gratings and of Quasi-Stationary Waves on Metallic Surfaces (Sommerfeld’s Waves) », JOSA, vol. 31, no 3, , p. 213–222 (DOI 10.1364/josa.31.000213, lire en ligne, consulté le )
- R. H. Ritchie, « Plasma Losses by Fast Electrons in Thin Films », Physical Review, vol. 106, no 5, , p. 874–881 (DOI 10.1103/physrev.106.874, lire en ligne, consulté le )
- R. H. Ritchie, « Surface-Plasmon Resonance Effect in Grating Diffraction », Physical Review Letters, vol. 21, no 22, , p. 1530–1533 (DOI 10.1103/physrevlett.21.1530, lire en ligne, consulté le )
- (en) E. Kretschmann et H. Raether, « Notizen: Radiative Decay of Non Radiative Surface Plasmons Excited by Light », Zeitschrift für Naturforschung A, vol. 23, no 12, (ISSN 1865-7109, DOI 10.1515/zna-1968-1247, lire en ligne, consulté le )