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表面素励起

索引 表面素励起

表面素励起(ひょうめんそれいき、surface elementary excitation)とは、固体表面に局在した集団的振動を量子化したものの総称。 固体内部における種々の素励起(フォノン、プラズモン、マグノンなど)に対応し、表面が存在することにより、表面平行方向には波動として振る舞い、垂直方向には表面から遠ざかると指数関数的に減衰するような、表面に局在した集団的振動が存在する。これらの振動を量子化したものを表面フォノン、表面プラズモン、表面マグノンなどと呼び、総称して表面素励起と呼ぶ。 半無限弾性体の表面波として知られるレイリー波は表面フォノンの波長の長い場合の1つのモードに対応している。レイリー波では質点は,表面に垂直で波の進行方向に平行な平面内で楕円運動を行う。 表面プラズモンについては、固体内のプラズマ振動数\omega_pに対して1/\sqrt倍の振動数が対応することが知られている。 表面素励起は電子エネルギー損失分光法(EELS)によって実際に観察される。.

13 関係: 地震波マグノンモードプラズモンフォノン固体素励起表面プラズモン表面プラズモン共鳴表面フォノン量子化量子化 (物理学)電子エネルギー損失分光

地震波

地震波 実体波P波 S波 表面波ラブ波 レイリー波 地震波(じしんは、、)は、地震により発生する波。.

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マグノン

マグノン()は、結晶格子中の電子のスピンの構造を量子化した準粒子である。一方、結晶格子中での原子やイオンの振動を量子化した準粒子は、フォノンという。量子力学における波の描像では、マグノンはスピン波を量子化したものと見なすことができる。準粒子として、マグノンは一定の量のエネルギーと格子運動量を運搬する。プランク定数を2πで割ったディラック定数のスピンを持つ。.

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モード

モード.

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プラズモン

プラズモン()とは、プラズマ振動の量子であり、金属中の自由電子が集団的に振動して擬似的な粒子として振る舞っている状態をいう。.

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フォノン

フォノン(phonon)、音子、音響量子、音量子は、振動(主に結晶中での格子振動)を量子化した粒子(準粒子、素励起)である。 振幅が大きくなる、つまり振動が激しくなることはフォノンの数が増えることで表される。 フォノンを持つ液体としては、超流動を示すヘリウム4がある。 原子核表面の核子の振動を量子化したものもフォノンと言う。.

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固体

固体インスリンの単結晶形態 固体(こたい、solid)は物質の状態の一つ。固体内の原子は互いに強く結合しており、規則的な幾何学的格子状に並ぶ場合(金属や通常の氷などの結晶)と、不規則に並ぶ場合(ガラスなどのアモルファス)がある。 液体や気体と比較して、変形あるいは体積変化が非常に小さい。変形が全く起こらない剛体は理想化された固体の一つである。連続体力学においては、固体は静止状態においてもせん断応力の発生する物体と捉えられる。液体のように容器の形に合わせて流動することがなく、気体のように拡散して容器全体を占めることもない。 固体を扱う物理学は固体物理学と呼ばれ、物性物理学の一分野である。また物質科学はそもそも、強度や相変化といった固体の性質を扱う学問であり、固体物理学と重なる部分が多い。さらに固体化学の領域もこれらの学問と重なるが、特に新しい物質の開発(化学合成)に重点が置かれている。 今まで知られている最も軽い固体はエアロゲルであり、そのうち最も軽いものでは密度は約 1.9 mg/cm3 と水の密度の530分の1程度である。.

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素励起

素励起(それいき、elementary excitation)とは、量子力学における基本的な励起のこと。一般に、多体系の励起状態は素励起の複合と考えることができる『物理学辞典』 培風館、1984年。.

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表面プラズモン

表面プラズモン(surface plasmon、SP)は界面を横切る際に誘電関数の実数部の符号が変化する2つの材料間の界面に存在するコヒーレントな非局在化電子の振動(例えば空気中の金属シートのような金属-誘電体界面)。SPは電子ガス(もしくはプラズマ)のバルク内の陽イオンコアについての縦方向の電子振動を量子化するバルク(もしくは体積)プラズモンよりも低いエネルギーを有する。 表面プラズモンにおける電荷移動は常に金属の外側(および内側)に電磁場を生成する。電荷運動および関連する電磁場の両方を含む全励起は平面界面での表面プラズモンポラリトン、または小粒子の閉曲面に対する局在表面プラズモンと呼ばれる。 表面プラズモンの存在は、1957年にRufus Ritchieにより最初に予測された。その後20年間で多くの科学者により広く研究された。主な研究者としては50年代60年代にはT.

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表面プラズモン共鳴

表面プラズモン共鳴(SPR) 表面プラズモン共鳴(ひょうめんプラズモンきょうめい、Surface Plasmon Resonance、略称:SPR)は、入射光によって誘導される固体あるいは液体中の電子の集団振動である。共鳴条件は、光量子(フォトン)の周波数が、正電荷の原子核の復元力に対して周期的に振動する表面電子の自然周波数と一致する時に達成される。ナノメートルサイズの構造におけるSPRは局在表面プラズモン共鳴と呼ばれる。 SPRは平面的な金属表面(通常金や銀)あるいは金属ナノ粒子の表面に対する物質の吸着を測定するための多くの標準的手段の基礎である。 SPRは多くの色に基づくバイオセンサーやラブ・オン・チップセンサーの基本原理である。.

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表面フォノン

表面フォノン(Surface phonon)とは、固体の表面に局在した格子振動の波を量子化したもの。 表面の局在の程度によって二種類に分類できる。.

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量子化

量子化(りょうしか、quantization)とは、ある物理量が量子の整数倍になること、あるいは整数倍にする処理のこと。.

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量子化 (物理学)

物理学において、量子化(りょうしか、quantization)は古典力学で理解されていた物理現象を"量子力学"の文脈によって説明し直す過程である。これは、場の量子化についても言及する。.

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電子エネルギー損失分光

電子エネルギー損失分光(Electron energy-loss spectroscopy、EELS)とは、物質に電子線を照射し、非弾性散乱によるエネルギー損失を測定することで元素分析や状態分析をする手法。 照射する電子線を絞ることで局所分析ができる。高空間分解能のEELSではnmオーダーの電子線を用いている。高感度のEELSを用いれば1原子を分析することもできる。.

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