شباهت‌های میان حالت‌های الکترونیکی مولکول‌ها و خواص نوری نانوساختارهای طلا می‌تواند به توسعه ادوات فتونیک جدید کمک کند. محققان دریافته‌اند که تغییر برهمکنش میان مولکول‌ها می‌تواند روی خواص رزونانس پلاسمونی آنها تاثیر گذارد.
استفاده از رابطه میان برهمکنش مولکولی و رزونانس پلاسمونی برای مطالعه مولکول‌ها
شباهت‌های میان حالت‌های الکترونیکی مولکول‌ها و خواص نوری نانوساختارهای طلا می‌تواند به توسعه ادوات فتونیک جدید کمک کند. محققان دریافته‌اند که تغییر برهمکنش میان مولکول‌ها می‌تواند روی خواص رزونانس پلاسمونی آنها تاثیر گذارد.
رزونانس پلاسمون سطحی توجه زیادی را در محافل علمی به خود جلب کرده است که دلیل آن پتانسیل‌های کاربردی این پدیده در حوزه‌های مختلف به‌خصوص فتونیک است. رزونانس پلاسمون سطحی به نوسانات مشترک الکترون‌های روی سطح نانوساختارهای فلزی گفته می‌شود که در برابر پاسخ به یک محرک خارجی نظیر نور یا بار ایجاد می‌شود.
محسن رحمانی و همکارانش در موسسه آ استار به توسعه دامنه استفاده از این پدیده پرداخته‌اند. آنها دریافته‌اند که پلاسمونیک‌های سطحی در یک گروه از نانوذرات رفتاری مشابه با برهمکنش انرژی میان اتم‌ها در مولکول‌های دو بعدی دارد.
خواص رزونانس پلاسمون‌های سطحی با استفاده از چیدمان دقیق نانوساختارهایی از جنس فلز ایجاد می‌شود. زیرلایه این ساختارها و همچنین شکل آنها می‌تواند روی این خواص اثر داشته باشد. با نزدیک شدن نانوساختارها به‌هم، برهمکنش میان آنها نیز تغییر می‌کند که این موضوع می‌تواند موجب تغییر سیستم رزونانس پلاسمون شود. این راهبرد برای طراحی رزونانس‌های پلاسمونی خیلی تیز می‌تواند استفاده شود. چنین پلاسمون‌هایی نسبت به محیط خارجی، مثلا حسگری گازی، بسیار حساس است.
محققان طراحی‌های دو بعدی پیچیده‌ای را مطالعه کرده‌اند که مبتنی بر نانوصفحه‌‌هایی با چهار اتم طلا است. از آنجایی که میان این صفحه‌ها ۱۸ نانومتر فاصله است، برهمکنش میان مودهای پلاسمونی هر صفحه اتفاق می‌افتد. این برهمکنش میان حالت نوری در نانوصفحه‌های طلا بسیار شبیه برهمکنش میان اتم‌ها در یک مولکول است. در هر مولکول، برهمکنش میان نانوصفحه‌ها در یک سیستم پلاسمونیک منجر به افزایش تعداد پیک رزونانس پلاسمونی می‌شود، در حالی که به‌طور معمول باید یک پیک مربوط به صفحه تک ایزوتوپی مشاهده شود. برپایه این رفتارها، از نانوساختارهای پلاسمونیک می‌توان به‌عنوان ابزاری جهت مطالعه خواص مولکول‌های پیچیده‌تر استفاده کرد.
در آینده، این گروه تحقیقاتی در نظر دارد تا به طراحی و ساخت نانوساختارهای سه بعدی بپردازد تا با استفاده از آنها مولکول‌های مختلفی را مورد بررسی قرار دهد. این مطالعات می‌تواند منجر به درک بهتر تئوری اربیتال مولکولی در مولکول‌های مثلثی مسطح شود. همچنین می‌توان رفتار اتم‌های کربن را در ورقه‌های گرافن مورد مطالعه قرار داد. از رابطه میان ساختار پلاسمونیک و ساختار مولکول‌ها می‌توان برای توسعه ادوات فتونیک استفاده کرد. از این موضوع می‌توان در طیف سنجی‌های غیر خطی، سوئیچ‌های نوری و نانولیتوگرافی استفاده کرد.
