Was ist der Unterschied zwischen Oberflächenplasmon und Oberflächenplasmon-Polariton?

Wenn Sie ein neutrales Plasma hätten (was die freien Ladungen in einem Metall sein können) und Sie die negativen und positiven Ladungen auseinanderziehen und loslassen würden, würden sie aufgrund des elektrostatischen Potentials oszillieren. Dies ist eine Anregung, die als Plasmaoszillation bekannt ist .

Ein Plasmon ist das Quasiteilchen, das mit Plasmaoszillationen verbunden ist (analog zu Phononen, die die Quasiteilchen sind, die mit mechanischen Schwingungsmoden verbunden sind).

Oberflächenplasmonen (SPs) sind Plasmonenanregungen an der Grenze des Materials.

Polaritonen sind Quasiteilchen, die existieren, wenn eine EM-Mode stark an eine andere Art von Mode gekoppelt ist, dh wenn Sie Licht stark an eine andere physikalische Anregung gekoppelt haben, ist das Teilchenbild ungenau, wenn Sie die 2 Freiheitsgrade getrennt behandeln (b/c Teilchenzahl ist nicht erhalten). Anstatt also zu sagen, dass Sie einige Photonen und einige Teilchen haben, die die Anregung darstellen, haben Sie stattdessen ein Hybridteilchen, das einfach als Polariton bezeichnet wird. Da es viele Arten von Anregungen gibt, werden solche Teilchen _ Polaritonen genannt, wobei _ der Name der Teilchen der Anregung ist.

Daher sind Oberflächen-Plasmon-Polaritonen (SPPs) die Quasiteilchen der gekoppelten Moden eines EM-Feldes und einer Oberflächen-Plasma-Oszillation. Obwohl Oberflächenplasmonen nicht dasselbe sind wie Oberflächenplasmonen-Polaritonen, werden die beiden aus dem Zusammenhang selten verwechselt. Darüber hinaus erzeugen die Ladungsschwingungen ein EM-Feld, sodass Sie kein SP erstellen können, ohne dass es automatisch Teil eines SPP ist. Und da "Oberflächenplasmon-Polaritonen" ein Bissen ist, verwenden die Leute oft den Begriff SP, selbst wenn sie sich auf die gesamte Erregung selbst beziehen und daher technisch gesehen SPP meinen.

Es gibt keinen Unterschied zwischen Plasmon und Plasmon-Polariton. Beide zeigen die Resonanzanregungen an, die gleichzeitig elektromagnetische Wellen und kollektive elektronische Bewegungen beinhalten.

"Oberfläche" betont, dass die Anregung in vielen Fällen an der Grenzfläche eines Metalls und eines Dielektrikums erfolgt. Es gibt jedoch auch Bulk-Plasmonen. "Oberflächenplalsmon" und "Plasmon" bedeuten also nicht unbedingt dasselbe.

Außerdem sehen Sie das Schlüsselwort "lokalisiert" mit "Oberflächenplasmon". Das liegt daran, dass Oberflächenplasmon auf einer ausgedehnten Oberfläche oder der Oberfläche einer endlichen Nanostruktur, z. B. eines Nanopartikels, existieren könnte. Ersteres wird normalerweise nur als "Oberflächenplasmon" bezeichnet, letzteres als "lokalisiertes Oberflächenplasmon".

Antwort auf Ihre Folgefrage:

Was den konzeptionellen Unterschied zwischen Oberflächenplasmon und Oberflächenplasmon-Polariton betrifft, so hat Punk_Physicist es meiner Meinung nach gut erklärt. Das Polariton bedeutet hier die Mischung aus elektronischen und elektromagnetischen Anregungen. Tatsächlich treten diese beiden immer zusammen auf. Abschnitt 1.1.2 in dem von Ihnen gegebenen Aufsatz versucht, eine theoretische Formulierung für Oberflächenplasmonen vorzuschlagen, sozusagen nur für elektronische Anregung. Sie lassen die Lichtgeschwindigkeit unendlich sein, während sie die Frequenz endlich halten, dann wird alles elektrostatisch. Sie können sehen, dass sie elektrisches Potential verwenden, was auf elektrostatische Studien hinweist. Unter diesen (unrealistischen) Annahmen wird eine elektronische Anregung, hier Oberflächenplasmon, ohne elektromagnetische Welle erhalten (eindeutig, weil sie elektrostatisch ist).