Plasmon de surface

Les plasmons de surface font partie des solutions des équations de propagation des ondes électromagnétiques ou équations de Maxwell, ce sont des solutions particulières à l'interface entre certains milieux. L'oscillation collective des électrons qui leur correspond coexiste avec le champ électromagnétique évanescent des deux côtés de l'interface.

Principe

En particulier, une interface entre un métal, tel l'argent, et le vide ou l'air, révèle assez facilement l'apparition des plasmons. Le vecteur d'onde $\vec{k}$ a alors deux composantes réelles, correspondant à la propagation du plasmon le long de l'interface, et une composante imaginaire, caractérisant la décroissance de l'onde des deux côtés de l'interface.

Un exemple de telles ondes peut être obtenu par un montage simple, nécessitant néanmoins quelques moyens techniques.

Sur une face d'un prisme en verre, on dépose (par évaporation) un film d'argent de quelques dizaines de nanomètres d'épaisseur. On amène alors un rayon de polarisation TM (transverse magnétique) en incidence supérieure à l'incidence limite de réfraction du dioptre verre-air. Pour un angle bien déterminé, caractéristique du métal, l'onde qui était totalement réfléchie est absorbée par l'excitation des plasmons de surface : l'onde réfléchie disparaît.

Le phénomène est alors aisément observable.

Cette capture de l'onde incidente est permise par la nature complexe de la constante diélectrique du métal, qui fait le lien entre l'onde incidente TM et l'onde plasmon de surface.

Ces ondes trouvent diverses applications en physique et biophysique avec la résonance plasmon de surface.

Détails de la génération des plasmons de surface

La figure ci-contre montre une suite d'instantanés d'un paquet d'onde transverse magnétique arrivant de la gauche (voir le schéma précédent) à l'interface verre-métal. Le paquet est réfléchi en partie, du fait de la capture de l'énergie électromagnétique par le plasmon de surface qui est créé. le plasmon se déplace alors à l'interface métal-air. Le choix d'échelles d'espace très différentes permet la mise en évidence de l'importante augmentation de la densité de l'énergie du champ électromagnétique, caractéristique du phénomène, résultat du confinement, source de nombreuses applications.

Voir aussi

Articles connexes

• Plasmon
• Résonance plasmon de surface

Liens externes