E5 Propriedades Ópticas: Plasmon de Superfície

Tópico

A incidência de luz visível sobre essa nanopartícula metálica excita uma oscilação coletiva de seus elétrons de condução. O campo elétrico oscilante dessa mesma luz visível impulsiona esses elétrons de condução, em conjunto, a se moverem para frente e para trás através da nanopartícula metálica, afastando-se periodicamente dos íons positivos da rede cristalina que deixam para trás e sendo atraídos de volta a eles pela mesma força eletrostática gerada por esse movimento. Quando essa luz visível incide sobre a nanopartícula metálica com maior intensidade, essa oscilação coletiva dos elétrons de condução torna-se mais pronunciada.

Essa mesma oscilação coletiva dos elétrons de condução ressoa com a luz visível, formando o plasmon de superfície dessa nanopartícula metálica, quando a frequência da luz visível incidente coincide com a frequência natural dessa oscilação, de acordo com a condição de ressonância de Fröhlich. Essa condição de ressonância de Fröhlich determina essa frequência natural com base na constante dielétrica do metal e na constante dielétrica do meio circundante. Uma constante dielétrica diferente no meio circundante significa que, de acordo com a mesma condição de ressonância de Fröhlich, a frequência desse plasmon de superfície também será diferente.

Portanto, este modelo, com a oscilação coletiva dos elétrons de condução e o plasmon de superfície com o qual foi desenvolvido, determina a cor observada desta suspensão coloidal através da seção de choque de extinção descrita, em sua aproximação dipolar, pela teoria de Mie: esta seção de choque de extinção atinge seu máximo precisamente na frequência deste plasmon de superfície, e é esta mesma frequência de extinção máxima que determina qual cor da luz visível incidente é mais absorvida ou dispersa por esta nanopartícula metálica e, consequentemente, qual cor é observada a olho nu nesta suspensão coloidal. O fato de esse plasmon de superfície, com a frequência já estabelecida por essa condição de ressonância de Fröhlich, ser detectado experimentalmente por outro modelo desse conjunto — aquele que registra, por espectroscopia UV-Vis, o deslocamento desse mesmo pico de plasmon com o tamanho da nanopartícula — significa que esse modelo confirma diretamente tanto a existência desse plasmon de superfície quanto sua dependência do tamanho.

ID:4454