金属の固有周波数

質問

金属の固有周波数とはどのようにして求められたものなのでしょうか？
実験的な値なのでしょうか？
それとも、計算によって定量的に計算されたものなのでしょうか？
計算によって求められたものだとしたら、具体的にどのような計算なのでしょうか？
よろしくお願いします。

回答No.3

leo-ultra · ベストアンサー

>SiO2基盤に金属ナノ粒子(粒子の直径＜光の波長）を埋め込んだナノコンポジットでは、表面プラズモンによる吸収スペクトルが金属粒子の形状によって変化するということですが、それはなぜでしょうか？。

共鳴が起こるということは、入射した光によってナノ粒子内部に波が立っているわけですよね。内部の波と入射した光はなんらかの界面での接続条件を満たしている。

波の空間的分布や振動数はナノ粒子の界面の形に依存すると思いませんか？　同じサイズでも球の
場合と、立方体の場合では波の立ち方や空間モードが違う気がしません。

結果として、それが共鳴する光の波長の差になるのでは。

さらにナノ粒子の形状が直方体や楕円体など対称性が低下すれば、光の偏光方向により共鳴波長がづれてきそうでしょう。

お礼

なるほど。だいぶイメージできました。
大変助かりました。
何度も質問に答えていただきありがとうございました。

回答No.2

leo-ultra

私は計算は専門ではありませんが、現時点で光励起状態のエネルギーを実験と比較できる程度の高精度で計算できる第一原理計算は存在しないと思います。

最新の情報は知りませんが、半導体シリコンのバンドギャップエネルギーは実験的には1.1 eVですが、バンド計算は0.7 eVとか0.8 eVくらいの数字しか得られてなかったように記憶します。この違いは不正確すぎて使いものになりません。

一番産業的に重要なシリコンでそんな状況ですから、
金属のプラズマ周波数など第一原理で計算できても誤差が大きすぎて使い物にならないはずです。

プラズマ共鳴周波数の測定は、EELS（電子エネルギー損失分光）などで求めるのではないでしょうか？

注意しなければならないのは、表面プラズマ共鳴周波数とプラズマ共鳴周波数は異なる点です。
教科書によく両者は簡単な関係にあると書いてありますが、あの関係は理想的な数種類の金属でしか成立しません。

補足

回答ありがとうございます。大変良くわかりました。
質問タイトルとは違うのですが、表面プラズモンについてもうひとつわからないことがあるので、もしよろしければ教えてください。
SiO2基盤に金属ナノ粒子(粒子の直径＜光の波長）を埋め込んだナノコンポジットでは、表面プラズモンによる吸収スペクトルが金属粒子の形状によって変化するということですが、それはなぜでしょうか？。（金属粒子は、銀や金など）
形状が変われば分極のしやすさが変わるとこはわかるのですが、それが吸収にどのように影響するのかがわかりません。
よろしくお願いします。

回答No.1

leo-ultra

金属の固有周波数と言われてもいろんなものがありそうです。

なにのことを言っているのでしょうか？

プラズマ周波数？

補足

すみません、説明不足でした。
プラズマ周波数のことです。
よろしくお願いします。