Plasmonen sind kollektive Schwingungen der freien Elektronengasdichte in Metallen oder dotierten Halbleitern, die durch ein äußeres elektromagnetisches Feld angeregt werden. Sie entstehen, wenn die Verschiebung der Leitungselektronen relativ zum positiv geladenen Ionengitter zu einer kohärenten Rückstellbewegung mit charakteristischer Eigenfrequenz, der Plasmonfrequenz, führt.

Man unterscheidet Volumenplasmonen, die im Inneren des Materials auftreten und typischerweise im UV-Energiebereich liegen, und Oberflächenplasmonen, die an Grenzflächen zwischen einem Metall und einem Dielektrikum lokalisiert sind. Letztere lassen sich weiter in propagierende Oberflächenplasmon-Polaritonen an ebenen Grenzflächen und lokalisierte Oberflächenplasmonen in Metallnanopartikeln unterteilen.

Die plasmonische Resonanz hängt sensibel von Elektronendichte, Geometrie, Größe, Form und vom umgebenden Medium ab. In der Nanostrukturierung von Metallen (z.B. Au, Ag, Al) erlaubt dies eine gezielte spektrale Einstellung der optischen Antwort, einschließlich starker Nahfeldverstärkungen weit unterhalb der Beugungsgrenze. Diese Felder sind grundlegend für Anwendungen in der Oberflächenverstärkten Raman-Spektroskopie (SERS), in plasmonisch verstärkter Photokatalyse und in hochempfindlicher refraktometrischer Sensorik.

In der Werkstoffforschung dienen Plasmonen darüber hinaus als Diagnosewerkzeug: Die Analyse von Verlustspektren in Elektronenenergieverlustspektroskopie (EELS) und Reflexions-Ellipsometrie ermöglicht Rückschlüsse auf elektronische Struktur, freie Ladungsträgerdichte und Grenzflächeneigenschaften. Theoretisch werden Plasmonen meist über die dielektrische Funktion, lineare Antworttheorie und häufig im Rahmen der Random-Phase-Approximation beschrieben.