プラズモン

金属内が高い伝導性を示すのは金属内の自由電子が伝導を担うためです。このように自由に振舞う金属中の電子は、一種の“プラズマ”。状態と見なすことができます。そこで、この自由電子の集団運動（振動）をプラズマ振動と言います。この振動は電荷密度波という縦波として伝播します。このプラズマ振動を量子力学的に粒子とみなし、プラズモンといいます。
電気をよく通す金属は，自由に動き回る電子で満たされたいわば“池”。そこに光ビームを照射すると，池に石を投げ込んだときに生じる水面のさざ波のように，電子密度の疎密のパターンが波となって金属表面を伝わっていく。この電子密度の波を「プラズモン」という。

　プラズモンとは、金属中の自由電子が集団的に振動して擬似的な粒子として振る舞っている状態を指す。
金属表面に微細な構造が形成された場合、あるいは極めて小さい金属微粒子に光を照射すれば、プラズモンが共鳴励起されますが、これを局在プラズモンと呼びます。

金属ナノ粒子ではプラズモンが表面に局在することになるので、局在（表面）プラズモンとも呼ばれる。中でも金コロイドなどの金属ナノ粒子では、可視〜近赤外域の光電場とプラズモンがカップリングして光吸収が起こり、鮮やかな色調を呈する。この現象が局在（表面）プラズモン共鳴(Surface Plasmon Resonance:SPR)であり、局所的に著しく増強された電場も発生する。つまり、光エネルギーが表面プラズモンに変換されることにより、金属ナノ粒子表面に光のエネルギーが蓄えられるばかりでなく、光の回折限界より小さな領域での光制御が可能となることを意味する。また、粒子形や周囲媒質の誘電率に依存した共鳴波長がある。

このような金属ナノ粒子と光との相互作用が近年の光科学技術の分野で注目されているのである。表面プラズモンの設計・制御・応用技術はエレクトロニクスやフォトニクスに対応してプラズモニクスと呼ばれる。

　○　プラズモン吸収

プラズモン吸収とは、金属の超微粒子が特定の波長の光を吸収する作用のことである。この作用の結果、金属微粒子の大きさや種類による色変化が表れる。

通常、金属中の電子が光と相互作用をすることはないが、金属表面やナノ微粒子中の電子は、ある条件のもとに光と相互作用する場合がある。そのような現象が表面プラズモン共鳴と呼ばれる。プラズモン吸収は、表面プラズモン共鳴による吸収のことであるといえる。

プラズモンプローブとは、物体表面に常に存在している光である「近接場光」を用いて、金属に光が照射された際の電子の集団運動による振動（プラズモン）をデバイスに応用する技術のことである。
「プローブ」とは、測定器で電気的・物理的・機械的な特性を調べる際に測定物に接触させる探針を指す。プラズモンプローブによって、ナノメートルスケールの微小なデバイスを形成することも可能となる。

　○　表面プラズモン

表面に局在化したプラズマモードのことを言います。なぜ、そういうモードが存在するかというと、物質の分極のし易さを表わす誘電関数が、異なる物質同士の界面で不連続になるわけではなく、連続になろうとして変化するからです（= 境界条件）。そうすると通常のプラズマ振動数から共鳴周波数のずれた振動モードが存在することになります。これは表面のみを伝搬し垂直方向には振幅が指数関数的に減衰する波です。これが表面素励起の一種である表面プラズモンです。

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