Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu chế tạo và tính chất quang của vật liệu nano ZnO

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu hus chế tạo và nghiên cứu tính chất quang của vật liệu nano zno, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất biện pháp hoàn thiện trong lĩnh vực .

• Tác giả: Nguyễn Thị Hương
• Người hướng dẫn: T.S Ngạc An Bang
• Trường học: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
• Chuyên ngành: Vật lý Chất rắn
• Đề tài: Chế tạo và nghiên cứu tính chất quang của vật liệu nano ZnO
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ khoa học
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Vật liệu nano
• 1.1.1. Khái niệm vật liệu nano
• 1.1.2. Phân loại vật liệu nano
• 1.2. Vật liệu bán dẫn ZnO
• 1.2.1. Cấu trúc tinh thể vật liệu ZnO
• 1.2.2. Cấu trúc vùng năng lượng của ZnO
• 1.2.3. Một số ứng dụng của vật liệu nano ZnO
• 1.3. Plasmon bề mặt, hiện tượng cộng hưởng plasmon bề mặt
• 1.3.1. Khái niệm Plasmon bề mặt
• 1.3.2. Hiện tượng cộng hưởng plasmon bề mặt
• 1.4. Chế tạo vật liệu nano
• 1.4.1. Chế tạo hạt nano Au
• 1.4.2. Chế tạo thanh nano ZnO và hạt ZnO bọc Au
• 1.5. Các phương pháp khảo sát
• 1.5.1. Khảo sát đặc trưng cấu trúc XRD
• 1.5.2. Nghiên cứu phổ tán sắc năng lượng EDS
• 1.5.3. Khảo sát vi hình thái SEM, TEM
• 1.5.4. Phương pháp nghiên cứu phổ hấp thụ
• 1.5.5. Phép đo phổ huỳnh quang
• 1.6. Các phép đo khảo sát mẫu
• 1.6.1. Phép đo phổ nhiễu xạ tia X (XRD)
• 1.6.2. Phép đo phổ EDS và chụp ảnh SEM
• 1.6.3. Chụp ảnh TEM
• 1.6.4. Phép đo phổ hấp thụ UV-vis
• 1.6.5. Phép đo phổ huỳnh quang
• 2. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 2.1. Kết quả chế tạo vật liệu nano ZnO
• 2.1.1. Kết quả chế tạo vật liệu nano ZnO bằng phương pháp thủy nhiệt
• 2.1.2. Kết quả chế tạo hạt nano kim loại Au bằng phương pháp hóa khử
• 2.1.3. Kết quả chế tạo hạt ZnO bọc Au bằng phương pháp hóa
• 2.2. Kết quả phân tích cấu trúc
• 2.2.1. Mẫu ZnO nano chế tạo bằng phương pháp thủy nhiệt
• 2.2.2. Mẫu kim loại nano Au chế tạo bằng phương pháp hóa khử
• 2.2.3. Mẫu ZnO bọc Au chế tạo bằng phương pháp hóa
• 2.3. Khảo sát phổ EDS
• 2.3.1. Phổ EDS của mẫu ZnO chế tạo bằng phương pháp thủy nhiệt
• 2.3.2. Phổ EDS của mẫu Au chế tạo bằng phương pháp hóa khử
• 2.3.3. Phổ EDS của mẫu hạt ZnO bọc Au chế tạo bằng phương pháp hóa ướt
• 2.4. Kết quả chụp ảnh SEM, TEM
• 2.4.1. Kết quả chụp ảnh SEM của mẫu ZnO
• 2.4.2. Kết quả chụp ảnh TEM của mẫu Au
• 2.4.3. Kết quả chụp ảnh TEM của mẫu ZnO bọc Au
• 2.5. Kết quả khảo sát phổ hấp thụ
• 2.5.1. Phổ hấp thụ của mẫu Au được chế tạo bằng phương pháp hóa khử
• 2.5.2. Phổ hấp thụ của mẫu ZnO bọc Au chế tạo bằng phương pháp hóa
• 2.6. Kết quả đo phổ huỳnh quang
• 2.6.1. Phổ huỳnh quang của thanh nano ZnO chế tạo bằng phương pháp thủy nhiệt
• 2.6.2. Phổ huỳnh quang của mẫu ZnO bọc Au chế tạo bằng phương pháp hóa
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu vật liệu nano ZnO và ứng dụng

Vật liệu nano ZnO đã thu hút sự chú ý lớn trong nghiên cứu khoa học và công nghệ nhờ vào những tính chất quang học đặc biệt của nó. Với kích thước nano, ZnO thể hiện những đặc điểm khác biệt so với vật liệu ở kích thước lớn hơn. Đặc biệt, các tính chất quang học của ZnO có thể được điều chỉnh thông qua kích thước và hình dạng của nó. Nghiên cứu này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về vật liệu nano mà còn mở ra nhiều ứng dụng tiềm năng trong các lĩnh vực như điện tử, quang học và y sinh.

1.1. Khái niệm và phân loại vật liệu nano ZnO

Vật liệu nano ZnO là một trong những loại vật liệu nano phổ biến nhất, được phân loại theo kích thước và hình dạng. Kích thước của ZnO nano thường nằm trong khoảng từ 1 đến 100 nm. Phân loại vật liệu nano có thể dựa trên hình dạng như hạt nano, thanh nano, hoặc ống nano. Mỗi loại hình dạng này có những ứng dụng và tính chất quang học khác nhau, tạo ra sự đa dạng trong nghiên cứu và ứng dụng.

1.2. Tính chất quang học của vật liệu nano ZnO

Tính chất quang học của vật liệu nano ZnO rất đa dạng và phong phú. ZnO nano có độ rộng vùng cấm lớn, khoảng 3,37 eV, cho phép nó hoạt động hiệu quả trong các ứng dụng quang điện. Hiện tượng phát quang của ZnO nano có thể đạt hiệu suất gần 100%, điều này mở ra nhiều cơ hội cho việc phát triển các thiết bị quang học như LED và laser. Ngoài ra, các nghiên cứu cho thấy rằng kích thước và hình dạng của ZnO nano có thể ảnh hưởng đến cường độ và bước sóng phát quang.

II. Thách thức trong nghiên cứu và chế tạo vật liệu nano ZnO

Mặc dù vật liệu nano ZnO có nhiều tiềm năng, nhưng việc nghiên cứu và chế tạo chúng cũng gặp phải nhiều thách thức. Một trong những vấn đề lớn nhất là kiểm soát kích thước và hình dạng của các hạt nano trong quá trình tổng hợp. Điều này ảnh hưởng trực tiếp đến các tính chất quang học và điện của vật liệu. Ngoài ra, việc tối ưu hóa các phương pháp chế tạo để đạt được hiệu suất cao và giảm thiểu chi phí cũng là một thách thức lớn.

2.1. Vấn đề kiểm soát kích thước và hình dạng

Kiểm soát kích thước và hình dạng của vật liệu nano ZnO là một yếu tố quan trọng trong nghiên cứu. Kích thước hạt nano có thể ảnh hưởng đến các tính chất quang học như độ phát quang và khả năng hấp thụ ánh sáng. Các phương pháp chế tạo như phương pháp thủy nhiệt và hóa khử cần được tối ưu hóa để đảm bảo rằng kích thước và hình dạng của hạt nano được kiểm soát chính xác.

2.2. Chi phí và hiệu suất trong chế tạo vật liệu nano

Chi phí chế tạo vật liệu nano ZnO thường cao do yêu cầu về thiết bị và quy trình phức tạp. Việc phát triển các phương pháp chế tạo đơn giản và hiệu quả hơn là cần thiết để giảm chi phí sản xuất. Đồng thời, cần phải đảm bảo rằng hiệu suất quang học của vật liệu không bị ảnh hưởng khi giảm chi phí chế tạo.

III. Phương pháp chế tạo vật liệu nano ZnO hiệu quả

Có nhiều phương pháp chế tạo vật liệu nano ZnO, mỗi phương pháp đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Phương pháp thủy nhiệt là một trong những phương pháp phổ biến nhất nhờ vào khả năng tạo ra các hạt nano đồng nhất với kích thước nhỏ. Ngoài ra, phương pháp hóa khử cũng được sử dụng rộng rãi để tạo ra các hạt nano kim loại và bọc chúng bằng ZnO.

3.1. Phương pháp thủy nhiệt trong chế tạo ZnO nano

Phương pháp thủy nhiệt là một trong những phương pháp hiệu quả nhất để chế tạo vật liệu nano ZnO. Phương pháp này sử dụng nhiệt độ cao và áp suất để tạo ra các hạt nano với kích thước và hình dạng mong muốn. Quá trình này cho phép kiểm soát tốt các điều kiện phản ứng, từ đó tạo ra các hạt nano đồng nhất và có tính chất quang học tốt.

3.2. Phương pháp hóa khử để tạo hạt nano ZnO

Phương pháp hóa khử là một phương pháp đơn giản và hiệu quả để tạo ra các hạt nano kim loại và bọc chúng bằng ZnO. Phương pháp này cho phép điều chỉnh kích thước và hình dạng của hạt nano thông qua việc thay đổi các điều kiện phản ứng. Sử dụng các chất khử như sodium citrate giúp tạo ra các hạt nano ổn định và đồng nhất.

IV. Ứng dụng thực tiễn của vật liệu nano ZnO

Vật liệu nano ZnO có nhiều ứng dụng trong thực tiễn, từ lĩnh vực điện tử đến y sinh. Các ứng dụng này bao gồm cảm biến, thiết bị quang điện, và các sản phẩm trong ngành công nghiệp hóa học. Nhờ vào tính chất quang học và điện tốt, ZnO nano đang trở thành một vật liệu quan trọng trong nhiều lĩnh vực.

4.1. Ứng dụng trong cảm biến và thiết bị quang điện

Vật liệu nano ZnO được sử dụng rộng rãi trong các cảm biến nhờ vào tính nhạy cao và khả năng phát hiện các chất khí. Ngoài ra, ZnO nano cũng được ứng dụng trong các thiết bị quang điện như tế bào năng lượng mặt trời và LED. Tính chất quang học của ZnO nano giúp cải thiện hiệu suất của các thiết bị này.

4.2. Ứng dụng trong y sinh và công nghệ sinh học

ZnO nano có tiềm năng lớn trong lĩnh vực y sinh, đặc biệt là trong việc phát triển các hệ thống phân phối thuốc và các thiết bị chẩn đoán. Tính chất kháng khuẩn của ZnO nano cũng được nghiên cứu để ứng dụng trong các sản phẩm y tế và chăm sóc sức khỏe.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của vật liệu nano ZnO

Vật liệu nano ZnO đang mở ra nhiều cơ hội mới trong nghiên cứu và ứng dụng. Với những tính chất quang học và điện đặc biệt, ZnO nano có thể trở thành một vật liệu chủ chốt trong các công nghệ tương lai. Việc tiếp tục nghiên cứu và phát triển các phương pháp chế tạo hiệu quả sẽ giúp tối ưu hóa các ứng dụng của vật liệu này.

5.1. Tương lai của nghiên cứu vật liệu nano ZnO

Nghiên cứu về vật liệu nano ZnO sẽ tiếp tục phát triển, với nhiều hướng đi mới trong việc tối ưu hóa các tính chất quang học và điện. Các nghiên cứu này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về vật liệu mà còn mở ra nhiều ứng dụng mới trong các lĩnh vực khác nhau.

5.2. Triển vọng ứng dụng trong công nghệ hiện đại

Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ, vật liệu nano ZnO có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như điện tử, quang học, và y sinh. Triển vọng ứng dụng của ZnO nano trong các thiết bị thông minh và công nghệ sinh học sẽ là một trong những điểm nhấn trong tương lai.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Vật liệu nano 1.1 Khái niệm vật liệu nano Vật liệu nano là vật liệu trong đó ít nhất một chiều có kích thước nano mét (1 𝑛𝑚 = 10−9 𝑚). Đây là đối tượng nghiên cứu của hai lĩnh vực có quan hệ mật thiết với nhau là khoa học nano và công nghệ nano.Tính chất của vật liệu nano bắt nguồn từ kích thước của chúng, vào cỡ nano mét, đạt tới kích thước tới hạn của nhiều tính chất hóa lý của vật liệu thông thường. Kích thước của vật liệu nano trải một khoảng từ vài nm đến vài trăm nm phụ thuộc vào bản chất vật liệu và tính chất cần nghiên cứu [1].2 Phân loại vật liệu nano Có rất nhiều cách phân loại vật liệu nano, sau đây là một vài cách phân loại thường dùng [1]: *Về hình dáng vật liệu, người ta phân ra thành các loại sau: Vật liệu khối Giếng lượng tử Dây lượng tử Chấm lượng tử Hình 1.1: Các cấu trúc thấp chiều -Vật liệu nano hai chiều là vật liệu trong đó một chiều có kích thước nano,ví dụ,màng mỏng, đĩa nano,. 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] -Vật liệu nano một chiều là vật liệu trong đó hai chiều có kích thước nano,ví dụ,dây nano, ống nano,.

- Vật liệu nano không chiều là vật liệu mà ba chiều đều có kích thước nano, ví dụ, đám nano, hạt nano. Ngoài ra còn có vật liệu có cấu trúc nano hay nanocomposite trong đó chỉ có một phần của vật liệu có kích thước nm, hoặc cấu trúc của nó có nano không chiều, một chiều, hai chiều đan xen lẫn nhau. *Phân loại theo tính chất vật liệu thể hiện sự khác biệt ở kích thước nano: như vật liệu nano kim loại, vật liệu nano bán dẫn, vật liệu nano từ tính, vật liệu nano sinh học. *Nhiều khi người ta phối hợp hai cách phân loại với nhau, hoặc phối hợp hai khái niệm nhỏ để tạo ra các khái niệm mới.

Ví dụ, đối tượng chính của nghiên cứu làthanh nano bán dẫn ZnO được phân loại là "thanh nano bán dẫn". Trong đó "thanh" được phân loại theo hình dáng. Sau khi được chế tạo các thanh nanocó hai chiều có kích thước nano được xếp vào loại vật liệu nano một chiều, "bán dẫn" được phân loại theo tính chất thanh nano bán dẫn được chế tạo từ các bán dẫn khối.2 Vật liệu bán dẫn ZnO 1.1 Cấu trúc tinh thể vật liệu ZnO Ở điều kiện thường cấu trúc của ZnO tồn tại ở dạng Wurtzite. Mạng tinh thể ZnO ở dạng này được hình thành trên cơ sở hai phân mạng lục giác xếp chặt của cation Zn2+ và anion O2- lồng vào nhau một khoảng cách 3/8 chiều cao (hình 1.

Mỗi ô cơ sở có 2 phân tử ZnO trong đó có 2 nguyên tử Zn nằm ở vị trí (0, 0, 0); (1/3, 1/3, 1/3) và 2 nguyên tử oxi nằm ở vị trí (0, 0, 𝑢); (1/3, 1/3, 1/3 + 𝑢) với 𝑢~3/8. Mỗi nguyên tử Zn liên kết với 4 nguyên tử O nằm trên 4 đỉnh của một tứ diện gần đều. Khoảng cách 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] từ Zn đến 1 trong 4 nguyên tử bằng 𝑢𝑐, còn 3 1 1 1/2 khoảng cách khác bằng 𝑎3 + 𝑐 2 (𝑢 − )2 3 2 Hằng số mạng trong cấu trúc được đánh giá vào cỡ: 𝑎 = 3,243 Å, 𝑐 = 5,195 Å. Ngoài ra, trong các điều kiện đặc biệt tinh thể của ZnO còn có thể tồn tại ở các cấu trúc như: lập phương giả kẽm (hình 1.3) hay cấu trúc Kẽm (Zn) Oxi (O) lập phương kiểu NaCl (hình 1.2:Cấu trúc lục giác Wurzite của tinh thể ZnO Kẽm (Zn) Oxi (O) Kẽm (Zn) Oxi (O) Hình 1.3:Cấu trúc mạng tinh thể Hình 1.4:Cấu trúc mạng tinh thể kiểu lập phương giả kẽm lập phương kiểu NaCl Đây là một trạng thái giả bền của ZnO xuất hiện ở nhiệt độ cao.Mỗi ô cơ sở chứa bốn phân tử ZnO với các tọa độ nguyên tử là: + 4 nguyên tử Zn ở vị trí 𝑎 có các tọa độ: (0, 0, 0), (0, 1/2 , 1/2), (1/2, 0, 1/2), (1/2, 1/2, 0).

8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] + 4 nguyên tử O ở các vị trí c có các tọa độ: (1/4, 1/4, 1/4), (1/4, 3/4, 3/4), (3/4, 1/4, 3/4), (3/4, 3/4, 1/4).` Mỗi nguyên tử O được bao quanh bởi 4 nguyên tử Zn nằm ở đỉnh của tứ diện có khoảng cách 𝑎 3/2, với 𝑎 là hằng số của mạng lập phương. Mỗi nguyên tử Zn, O còn được bao bọc bởi 12 nguyên tử cùng loại, chúng là lân cận bậc hai, nằm tại khoảng cách 𝑎/ 2. Giữa cấu trúc lục giác wurzite và cấu trúc lập phương đơn giản kiểu NaCl của ZnO có thể xảy ra sự chuyển pha [4].2 Cấu trúc vùng năng lượng của ZnO Tinh thể ZnO thường tồn tại ở dạng lục giác kiểu wurtzite. Tinh thể ZnO có cấu trúc vùng cấm thẳng: cực đại tuyệt đối của vùng hóa trị và cực tiểu tuyệt đối của vùng dẫn cùng nằm tại giá trị 𝑘 = 0, tức là ở tâm vùng Brillouin.

Cấu hình đám mây điện tử của nguyên tử O là: 1𝑠 2 2𝑠 2 2𝑝4 và của Zn là 1𝑠 2 2𝑠 2 2𝑝6 3𝑠 2 3𝑝6 3𝑑10 4𝑠 2 .Từ cấu hình điện tử và sự phân bố điện tử trong các quỹ đạo chúng ta thấy rằng, Zn và Zn2+ không có từ tính bởi vì các quỹ đạo đều được lấp đầy điện tử, dẫn đến mômen từ của các điện tử bằng không. Theo mô hình cấu trúc năng lượng của ZnO được Birman đưa ra thì cấu trúc vùng dẫn có đối xứng Γ7 và vùng hóa trị có cấu trúc suy biến bội ba ứng với ba giá trị khác nhau Γ9 , Γ7 , Γ7. Hàm sóng của lỗ trống trong các vùng con này có đối xứng cầu lần lượt là: Γ9 → Γ7 → Γ7. Nhánh cao nhất trong vùng hóa trị có cấu trúc đối xứng Γ9 , còn hai nhánh thấp hơn có cấu trúc Γ7.

Chuyển dời Γ9 → Γ7 là chuyển dời với sóng phân cực Ec, chuyển dời Γ7 → Γ7 là chuyển dời với mọi phân cực [4]. 9 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.5: Cấu trúc đối xứng vùng năng lượng lý thuyết (a) và thực nghiệm (b) Thomas đã đưa ra khoảng cách giữa 3 phân vùng A, B, C trong vùng hóa trị và vùng dẫn là: 3,370 𝑒𝑉; 3,378 𝑒𝑉 𝑣à 3,471 𝑒𝑉 ở nhiệt độ 𝑇 = 77𝐾. Nhưng kết quả thực nghiệm cho thấy thứ tự chuyển dời có sự thay đổi vị trí là: Γ7 → Γ9 → Γ7 (hình 1.3 Một số ứng dụng của vật liệu nano ZnO Khi kích thước của vật liệu bán dẫn giảm liên tục đến kích thước nanomet hoặc thậm chí là thang nhỏ hơn, một số tính chất của chúng thay đổi được biết đến với tên gọi hiệu ứng kích thước lượng tử.Ví dụ, hiện tượng giam giữ lượng tử làm tăng năng lượng vùng cấm của các cấu trúc giả một chiều của ZnO mà điều này được khẳng định bằng phổ huỳnh quang. Phổ nhiễu xạ tia X có sự phụ thuộc vào kích thước và ảnh qua kính hiển vi điện tử quét cho thấy sự tăng cường trạng thái bề mặt khi giảm kích thước của các que nano.Với những đặc tính như vậy, vật liệu nano ZnO có rất nhiều ứng dụng trong thực tế.

ZnO đã được nghiên cứu rộng rãi cho các ứng dụng trong các thiết bị như: sensor đo lực, cộng hưởng sóng âm, biến điệu âm - quang. nhờ hiệu ứng áp điện của nó. Nguồn gốc của hiệu ứng áp điện là do cấu trúc tinh thể của ZnO, trong đó các nguyên 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] tử Zn liên kết với các nguyên tử oxi theo kiểu tứ diện. Tâm của các điện tích dương và các điện tích âm có thể bị lệch đi do áp lực bên ngoài dẫn đến méo mạng.

Quá trình lệch này tạo ra các mô men lưỡng cực định xứ và như vậy trong toàn bộ tinh thể xuất hiện mômen lưỡng cực ở cấp độ vĩ mô. Trong các loại bán dẫn có liên kết tứ diện, ZnO có tensor áp điện cao nhất[4], điều này có thể tạo ra các tương tác cơ - điện lớn. Phổ huỳnh quang của các cấu trúc nano của ZnO cũng tương tự như với bán dẫn khối, nó tồn tại đỉnh phát xạ mạnh tại bước sóng xung quanh 380 nm liên quan tới chuyển mức tái hợp exciton và đỉnh phát xạ xanh lá cây (~500 𝑛𝑚) liên quan tới các sai hỏng (defect) trong tinh thể mà chủ yếu là nút khuyết oxi. Tỷ lệ cường độ hai đỉnh này tùy thuộc vào điều kiện chế tạo.

Vật liệu ZnO kích thước nano có năng lượng liên kết exciton rất lớn so với kích thước khối (60 meV ở nhiệt độ phòng), nó là vật liệu triển vọng cho các thiết bị lade ở nhiệt độ phòng. Nhờ vào cấu trúc hình học có dạng hình trụ, chiết suất lớn dây nano có triển vọng trong các ống dẫn quang, trong các thiết bị UV photodetector, các bộ ngắt điện quang học sử dụng ánh sáng phân cực. Các nghiên cứu tương tự cũng cho thấy cấu trúc nano ZnO có thể là ứng cử viên quan trọng trong các mạch quang điện tích hợp[4]. Màng ZnO với độ rộng vùng cấm lớn ~3,37 𝑒𝑉 ở nhiệt độ phòng và năng lượng liên kết exciton cao ~60 𝑚𝑒𝑉 khi pha tạp với các nguyên tố nhóm III (Al, Ga, In…) điện trở suất có thể được giảm đến 2.

Với những tính năng này ZnO là một vật liệu đầy hứa hẹn cho việc chế tạo nhiều loại thiết bị như: điện cực trong suốt cho màn hình phẳng, tế bào năng lượng mặt trời, tế bào quang điện.3 Plasmon bề mặt, hiện tượng cộng hưởng plasmon bề mặt 1.1 Khái niệm Plasmon bề mặt Plasmon bề mặt là những sóng điện từ được truyền dọc theo giao diện kim loại - điện môi. Đơn giản hơn, ta có thể định nghĩa plasmon bề mặt là sự dao động của điện tử tự do ở bề mặt của hạt nano với sự kích thích của ánh sáng tới. Cường độ điện 11 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] trường của plasmon bề mặt giảm theo hàm mũ khi xa dần giao diện kim loại - điện môi. Hiện tượng cộng hưởng plasmon bề mặt Hiện tượng cộng hưởng plasmon bề mặt là sự kích thích các electron tự do bên trong vùng dẫn, dẫn tới sự hình thành các dao động đồng pha [1].

Khi kích thước của một tinh thể nano kim loại nhỏ hơn bước sóng của bức xạ tới, hiện tượng cộng hưởng plasmon bề mặt xuất hiện. Khi tần số photon tới cộng hưởng với tần số dao động của electron tự do ở bề mặt kim loại, sẽ xuất hiện hiện tượng cộng hưởng plasmon bề mặt.