ویژگی اپتیکی نانوذرات فلزی
بررسی برهمکنش امواج الکترومغناطیس با نانوساختارهای پلاسمونیک از اهمیت بالایی برخوردار است. نانوساختار به موادی گفته میشود که حداقل یکی از ابعاد آن در مقیاس نانو (1-100نانومتر) باشد. ذرات در ابعاد نانو خواص فیزیکی و شیمیایی متفاوتی نسبت به ذرات با ابعاد بزرگتر بروز میدهند. یکی از جذابترین خواص نانوذرات فلزی، خاصیت نوری آنها است که به شدت به هندسه و ابعاد نانوذره بستگی دارد. طلا در دنیای ماکروسکوپی زرد رنگ به نظر میرسد، اما در دنیای نانو، همانطور که در شکل (1) نشان داده شده است، با تغییر اندازه نانوذره رنگ طلا تغییر میکند.
شکل 1. تغییر رنگ نانوذره طلا با تغییر ابعاد نانوذره
مثالهایی از کاربرد این خاصیت نانوذرات فلزی به دوران بسیار قدیم برمیگردد که از نانومواد طبیعی برای تزئینات استفاده میکردند. به عنوان نمونه، برای رنگآمیزی شیشههای کلیسا از نانوذرات فلزی از جمله طلا و نقره استفاده میشد (شکل 2). نمونه دیگری که میتوان به آن اشاره کرد، نمونه مشهور جام لیکورگوس در رم و متعلق به قرن چهارم میلادی میباشد. این جام تحت نور طبیعی سبزرنگ و زمانی که از پشت نور به آن تابیده شود، قرمزرنگ دیده میشود. این خاصیت جالب به این دلیل است که در ساخت این جام از نانوذرات طلا و نقره استفاده شده است. تصویر این جام و تفاوت رنگ آن در شکل 3 نشان داده شده است.
شکل 2. شیشههای رنگی کلیسا جز اولین نمونههایی است که در آنها از نانوذرات فلزی استفاده شده است
![]() |
![]() |
شکل 3. جام لیکورگوس که در رنگ آمیزی آن از نانوذرات طلا و نقره استفاده شده است. این جام در موزه بریتانیا نگهداری میشود.
این رفتار منحصر به فرد نتیجه تغییر در فرکانس تشدید پلاسمون سطحی جایگریده در نانوذرات است، یعنی فرکانسی که در آن الکترونهای رسانش در پاسخ به میدان الکتریکی نور فرودی به طور دسته جمعی نوسان میکنند. این نوسان باعث تشکیل پلاسمون سطحی جایگزیده و در نتیجه به وجود آمدن یک میدان الکترومغناطیسی قوی در اطراف نانوذره میشود . اگر فرکانس نور فرودی با فرکانس طبیعی این حرکت نوسانی برابر باشد، تشدید پلاسمون سطحی جایگزیده رخ میدهد. تشدید پلاسمون سطحی جایگزیده به پارامترهایی از قبیل هندسه، ابعاد، جنس نانوذره و ضریب شکست محیطی که نانوذره در آن قرار گرفته است بستگی دارد.