Ver el código de «Plasmón»

[[Archivo:1-4-RelacionDispersion.png|alt=<nowiki>Relación de dispersión en términos de la frecuencia angular normalizada por la frecuencia de plasma  {\displaystyle \omega /\omega _{p}} , como función del parámetro adimencional  {\displaystyle k_{x}c/\omega _{p}}  (proyección perpendicuar del vector de onda multiplicada por la velocidad de la luz y dividida por la frecuencia de plasma) de una onda plana monocromática en vacío (línea sólida negra), del plasmón de volumen (línea sólida roja) y del plasmón polaritón de superficie (línea sólida azul) para materiales con una función dieléctrica tipo Drude, considerando una interfaz entre estos materiales y el vacío. Para excitar a un plasmón polariton de superficie es necesario cambiar el índice de refracción del medio dieléctrico que define una interfaz con el medio metálico, por ejemplo empleando un prisma para obtener una onda plana viajando en vidrio (línea punteada negra); la región sombreada delimita las frecuencias a las que el plasmón polariton de superficie puede excitarse.</nowiki>|miniaturadeimagen|497x497px|Relación de dispersión en términos de la frecuencia angular normalizada por la frecuencia de plasma <math>\omega /\omega_p</math>, como función del parámetro adimencional <math>k_xc/\omega_p</math> (proyección perpendicuar del vector de onda multiplicada por la velocidad de la luz y dividida por la frecuencia de plasma) de una onda plana monocromática en vacío (línea sólida negra), del plasmón de volumen (línea sólida roja) y del plasmón polaritón de superficie (línea sólida azul) para materiales con una función dieléctrica tipo Drude, considerando una interfaz entre estos materiales y el vacío. Para excitar a un plasmón polariton de superficie es necesario cambiar el índice de refracción del medio dieléctrico que define una interfaz con el medio metálico, por ejemplo empleando un prisma para obtener una onda plana viajando en vidrio (línea punteada negra); la región sombreada delimita las frecuencias a las que el plasmón polariton de superficie puede excitarse.]]
El '''plasmón''' es una [[cuasipartícula]] que, estudiado desde la [[Mecánica cuántica]], corresponde un [[cuanto]] de oscilación del [[plasma (estado de la materia)|plasma]], mientras que desde la [[Física clásica]], describe al [[Electromagnetismo|campo electromagnético]] producido por las oscilaciones colectivas de los electrones de conducción en un material.<ref name=":0">{{Cita publicación|url=https://physicstoday.scitation.org/doi/10.1063/1.3554315|título=Nanoplasmonics: The physics behind the applications|apellidos=Stockmann|nombre=Mark|fecha=01/02/2011|publicación=Physics Today|fechaacceso=23/01/2021|doi=10.1063/1.3554315|pmid=}}</ref> En un lenguaje más técnico, tanto en el caso cuántico, como en el clásico, los plasmones son oscilaciones de la densidad de electrones (interactuantes). Cuando un plasmón se acopla con la radiación electromagnética se genera otra cuasipartícula denominada plasmón-[[polaritón]]<ref name=":0" /> y este fenómeno ocurre a frecuencias características, que para materiales como el oro y la plata, se encuentran dentro del [[espectro visible]].<ref name=":1">{{Cita libro|título=Plasmonics: Fundamentals and Applications|url=http://dx.doi.org/10.1007/0-387-37825-1_1|editorial=Springer US|fecha=2007|fechaacceso=2021-01-23|isbn=978-0-387-33150-8|páginas=5–19|nombre=Stefan A.|apellidos=Maier}}</ref>

Los plasmones se clasifican según el lugar donde sean excitados. Por un lado, si el  plasmón se genera dentro de un [[Metal|material metálico]], se le denomina plasmón de volumen o de bulto, mientras que al ser excitado en la superficie del material, dependiendo de la geometría, se le considera un plasmón de superficie (para superficies planas que pueden considerarse infinitas) o un [[plasmón de superficie localizado]] (para superficies con un tamaño finito). La excitación de los plasmones de bulto puede realizarse experimentalmente con haces de electrones<ref name=":1" /> y los plasmones de superficie se excitan con ondas electromagnéticas, por lo que son plasmones-polaritones.<ref name=":0" />
== Descripción ==

Los plasmones son explicados clásicamente usando el [[modelo de Drude]] de los metales. El [[metal]] es tratado como un cristal tridimensional de [[ion]]es positivos, junto a un gas de electrones deslocalizado que se mueve en esta red de iones que forman un potencial periódico.

Los plasmones tienen un rol importante en las propiedades ópticas de los metales. La [[luz]] es reflejada cuando la frecuencia es inferior a la [[frecuencia de plasma]], debido a que los electrones en el metal apantallan el [[campo eléctrico]] incidente. La luz de frecuencia superior a la frecuencia de plasma es transmitida, debido a que los electrones del metal no pueden responder tan rápidamente para poder apantallar el campo. En la mayoría de los metales, la frecuencia de plasma está en el [[ultravioleta]], haciéndolos brillantes (reflectivos) en el rango de la luz visible. Algunos metales, como lo es el [[cobre]] o el [[oro]], presentan transiciones electrónicas de bandas en el rango visible, por lo cual algunas [[longitud de onda|longitudes de onda]] del visible (colores) son absorbidas, emitiendo su color característico. En [[semiconductor]]es, la frecuencia de plasma de los electrones en la [[banda de valencia]] está usualmente en lo profundo del ultravioleta,<ref>Kittel, C.: "Introduction to Solid State Physics", 8th edition, Wiley 2005, Table 2 on p. 403</ref><ref>Karl W. Böer: "Survey of Semiconductor Physics" Vol. I, 2nd ed., Wiley 2002, p. 525</ref> razón por la cual son también materiales reflectivos. 

Usualmente, la energía del plasmón puede ser estimada en el [[modelo de electrón libre]] como

:<math>
E_{p} = \hbar \sqrt{\frac{n e^{2}}{m\epsilon_0}}
</math>

donde <math>n</math> es la densidad de [[Conducción eléctrica|electrones de conducción]], <math>e</math> es la carga elemental del electrón, <math>m</math> es las masa del electrón y <math>\epsilon_0</math> es la [[permitividad]] del espacio libre.

== Plasmones de superficie ==

Los plasmones de superficie son aquellos plasmones que están confinados a las superficies y que forman un polaritón cuando interactúan con la luz. Ocurren en la interfaz entre un [[dieléctrico]] y un metal. Permiten explicar las anomalías en la difracción de una [[red de difracción]] metálica (Anomalía de [[Robert W. Wood|Wood]]) y también son útiles en la [[espectroscopia Raman]] de superficie entre otras aplicaciones. La [[resonancia de plasmones]] superficiales es utilizado en [[bioquímica]] para el estudio de mecanismos y la cinética de los enlaces entre los [[ligandos]] y los receptores ([[Id est | i.e.]] el enlace entre un [[sustrato (bioquímica)|sustrato]] y una [[enzima]]).

Recientemente, los plasmones de superficie son usados para controlar los colores de los materiales, esto es posible debido a que la forma de la superficie controla el tipo de plasmones superficiales que se pueden acoplar y propagar a través de ella. Esto a su vez controla la interacción de la luz con la superficie. Estos efectos son fáciles de ver en los [[vitral]]es que adornan las catedrales medievales. En este caso, el color está dado por nanopartículas metálicas que interactúan con el campo óptico para dar al vidrio su color radiante. Estos efectos han sido manipulados para ser usados tanto en el rango visible como en las [[microonda]]s.

Muchas investigaciones son adelantadas en el rango de las microondas porque es posible diseñar mecánicamente superficies materiales con patrones del orden de algunos pocos centímetros que son útiles para estas longitudes de ondas. En cambio, para crear plasmones superficiales en el rango óptico implica producir superficies con detalles menores a los 400 [[nanómetros|nm]]. Esto es mucho más difícil de construir y sólo ha sido posible de fabricar recientemente gracias a la [[nanotecnología]].

== Posibles aplicaciones ==

Los plasmones son considerados como medios de transmisión de información en microprocesadores y chips de computadoras ya que pueden alcanzar altas frecuencias (de hasta 100&nbsp;[[THz]], mientras que los cables convencionales alcanzan las decenas de [[GHz]]). Los plasmones involucran movimientos rápidos de los electrones a través del sólido, pero la pérdida óhmica desaparece.<ref>{{cita publicación
| título=The promise of plasmonics
| revista=SPIE Professional
| autor=Kristin Lewotsky
| año=2007
| url=http://spie.org/x15005.xml?highlight=x2416}}</ref>

Los plasmones también son candidatos para ser usados en tecnologías de alta resolución ([[Id est | i.e.]] [[litografía]]) y microscopía debido a sus reducidas longitudes de onda. Ambas aplicaciones han tenido demostraciones exitosas en diferentes laboratorios{{Cita requerida}}. Además, los plasmones superficiales tiene la capacidad de confinar la luz en dimensiones muy reducidas, lo que les postula para muchas nuevas aplicaciones.

Los plasmones superficiales son muy sensibles a las propiedades de los materiales en que se propagan. Esto ha llevado a que sean usados en la medida del grosor de monocapas en películas de [[coloide]]s. Compañías como [[Biacore]] han comercializado instrumentos que operan en estos principios. Plasmones superficiales ópticos son investigados para su uso en la producción de maquillajes entre otros usos.

== Véase también ==
* {{cita libro | autor=Stefan Maier | título=Plasmonics: Fundamentals and Applications | editorial=Springer | año=2007 | id=ISBN 978-0-387-33150-8}}
* {{cita libro | autor=Michael G. Cottam and David R. Tilley | título=Introduction to Surface and Superlattice Excitations | editorial=[[Cambridge University Press]] | año=1989 | id=ISBN 0-521-32154-9}}
* {{cita libro | autor=Heinz Raether | título=Excitation of plasmons and interband transitions by electrons | url=https://archive.org/details/excitationofplas0000raet | editorial=Springer-Verlag | año=1980 | id=ISBN 0-387-09677-9}}
* {{cita publicación |apellido=Zayats |nombre=A. V. |enlaceautor= | autor2 = Smolyaninov, I. I. | autor3 =  Maradudin, A. A. |año=2005 |mes= |título=Nano-optics of surface plasmon polaritons |publicación=Physics Reports |volumen=408 |número=3-4 |páginas=131–314 |doi=10.1016/j.physrep.2004.11.001 |url= |fechaaceso= |quote= }}
* {{cita publicación |apellido=Atwater |nombre=Harry A. |enlaceautor= |coautores= |año=2007 |mes= |título=The Promise of Plasmonics |publicación=Scientific American |volumen=296 |número=4 |páginas=56–63 |id= |url=https://archive.org/details/sim_scientific-american_2007-04_296_4/page/56|fechaaceso= |quote= }}
* {{cita publicación |apellido=Ozbay |nombre=Ekmel |enlaceautor= |coautores= |año=2006 |mes= |título=Plasmonics: Merging Photonics and Electronics at Nanoscale Dimensions |publicación=[[Science (journal)|Science]] |volumen=311 |número=5758 |páginas=189–193 |doi=10.1126/science.1114849 |url= |fechaaceso= |quote=|pmid=16410515 }}

== Referencias ==
{{Listaref}}

== Enlaces externos ==
* https://web.archive.org/web/20070109022245/http://www.plasmonicfocus.com/
* http://www.sprpages.nl
* https://web.archive.org/web/20030423045410/http://www.qub.ac.uk/mp/con/plasmon/sp1.html
* http://www.nano-optics.org.uk
* [http://www.newscientist.com/article.ns?id=dn7164 Plasmonic computer chips move closer]
* [http://news-service.stanford.edu/news/2005/march16/plasmon-031605.html Progress at Stanford for use in computers] {{Wayback|url=http://news-service.stanford.edu/news/2005/march16/plasmon-031605.html |date=20070223024928 }}
* [[Slashdot]]: [http://science.slashdot.org/science/05/04/04/219236.shtml?tid=126&tid=137&tid=14 A Plasmonic Revolution for Computer Chips?]
* [http://focus.aps.org/story/v15/st3 A Microscope from Flatland] ''Physical Review Focus'', January 24 2005
* http://en.wikinews.org/wiki/Invisibility_shield_gets_blueprint
* http://www.plasmonanodevices.org
* https://web.archive.org/web/20190118050044/http://www.eu-pleas.org/
* https://web.archive.org/web/20070221041909/http://www.plasmocom.org/
* [https://web.archive.org/web/20090517134447/http://www.4engr.com/research/catalog/201/index.html Test the limits of plasmonic technology]



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