Mediante este fenómeno los electrones libres de cada partícula metálica rodean a la nanopartícula produciendo una nube electrónica en su entorno.
Cuando la radiación electromagnética incide sobre las nanopartículas, su campo eléctrico traslada a los electrones de su posición inicial a los extremos de la nanopartícula, presentando una carga positiva de un lado y una carga negativa del otro.
Las nanopartículas de oro y plata son un gran ejemplo con propiedades ópticas únicas.
Los electrones migran en el material para restaurar su estado inicial; sin embargo , las ondas de luz oscilan, lo que llevan a un cambio constante en el dipolo que obliga a los electrones a oscilar en la misma frecuencia que la luz entrando en un estado de resonancia.
Las secciones trasversales de dispersión y absorbancia describen la intensidad de una frecuencia dada para ser dispersada o absorbida.
Estos métodos de síntesis dependen del tamaño y la geometría deseados.
Las ecuaciones cuasiestáticas que describen las secciones trasversales de dispersión y absorbancia para nanopartículas esféricas muy pequeñas son:
se define como la velocidad a la que la partícula dispersa la energía óptica,
se define como la velocidad a la que la partícula absorbe la energía óptica,
conocido como el Modelo de Drude para los electrones libres dónde
Esta ecuación es el resultado de solucionar la ecuación diferencial para un oscilador armónico con una fuerza de motriz proporcional al campo eléctrico al que está sujeta la partícula.
Para una derivación más completa, ver el plasmón de superficie.
Cuando se cumple esta condición, la sección trasversal es su máximo.
Estas secciones transversales son para partículas esféricas, o cuando se acoplan a 1 o más partículas que forman dímeros, como cuando cambia su geometría.
Debido a su capacidad de dispersar la luz nuevamente dentro de la estructura fotovoltaica y la baja absorción, las nanopartículas plasmónicas están siendo investigadas como método para aumentar la eficacia de las celdas solares .
[4][5] Forzando que el dieléctrico absorba más luz y así aumentar la eficiencia.
Es bien sabido que los plasmones de superficie están unidos a oscilaciones electromagnéticas de electrones en la interfaz entre un metal y un material dieléctrico, y han llamado la atención debido a su capacidad para guiar y confinar la luz en pequeños volúmenes.
Se han obtenido resultados experimentales de la energía fotovoltaica utilizando el plasmón mejorado sobre Silicio, por lo cual han encontrado mejoras en la fotocorriente con un factor de 18 a 800nm.
En primer lugar, las nanopartículas metálicas se pueden utilizar como elementos de dispersión de longitud de onda para acoplar y atrapar libremente las ondas planas del Sol en una película delgada semiconductora absorbente, transfiriendo la luz en una capa absorbente delgada.
En segundo lugar, las nanopartículas metálicas pueden utilizarse como antenas de sub-longitud de onda en las que el campo cercano plasmónico se acopla al semiconductor, aumentando su absorción efectiva en la sección transversal.
En tercer lugar, una película metálica ondulada sobre la superficie de una capa fina fotovoltaicamente absorbente puede unir la luz solar en modos de polaritones de plasmón de superficie (SPP) soportados en la interfaz metal/semiconductor, así como modos guiados en la superficie del semiconductor, con lo que la luz se convierte en fotoportadores en el semiconductor.
En comparación con la fotoexcitación, el material produce de tres a 10 veces la corriente.
[11] SERS no solo proporciona información con respecto a la presencia del elemento químico, también de su forma química, estados de oxidación u iones complejos.
[13] Gracias a estas propiedades, SERS ha nacido como una poderosa herramienta analítica que se ha implementado durante la última década en diferentes aplicaciones, especialmente en el análisis y monitoreo ambiental, biodetección, diagnóstico y bioimagen.
Por lo tanto, se han desarrollando nuevas metodologías que permiten la detección en la sangre, saliva, orina y otros biofluidos.
Estos sensores registran los cambios inducidos de anticuerpos y ADN / ARN en su estructura, su respuesta de identificación posee una alta sección transversal y una mejora eficiente en los modos vibracionales, debido a las propiedades de las nanopartículas plasmónicas.
[15] Las nanopartículas de oro tienen la capacidad de convertir la luz fuertemente absorbida en calor localizado y aprovecharse para la terapia fototérmica selectiva del cáncer y la infección bacteriana.
En la actualidad existe una tecnología que emplea nanopartículas de oro recubiertas con polietilenglicol (PEG) que se emplean como portadoras en la quimioterapia anticancerígeno.
Las nanopartículas recubiertas con PGE se inyectan por vía intravenosa, presentándose con mayor tiempo de retención en la sangre para acumularse en los tumores.
La posterior irradiación del tejido en la región del infrarrojo cercano (NIR) produce la ablación selectiva de las regiones tumorales enriquecidas con nanopartículas, dejando intacto el tejido sano circundante.