Plasmonik bezeichnet die Erforschung und Nutzung kollektiver Elektronenschwingungen (Plasmonen) in Metallen, insbesondere an Grenzflächen zu Dielektrika und in Nanostrukturen. Zentral sind dabei Oberflächenplasmonpolaritonen (SPP) an ebenen Metall/Dielektrikum-Grenzflächen und lokalisierte Oberflächenplasmonenresonanzen (LSPR) in metallischen Nanopartikeln.

In metallischen Nanostrukturen führt die Kopplung des elektromagnetischen Feldes an freie Leitungselektronen zu stark verstärkten und lokalisierten Nahfeldern. Die Resonanzfrequenz hängt empfindlich von Geometrie, Größe, Material (z.B. Au, Ag, Al), Umgebungsbrechungsindex und Dämpfungsmechanismen (Strahlsverluste, Ohmsche Verluste, Rauigkeit) ab. Diese spektrale und räumliche Feldkonzentration ermöglicht Subwellenlängen-Lichtführung, -Fokussierung und -Konversion.

Wesentliche materialwissenschaftliche Aspekte umfassen die Kontrolle der Mikro- und Nanostruktur (Korngröße, Oberflächenrauigkeit, Grenzflächenqualität), die Wahl geeigneter Legierungen oder alternativer plasmonischer Materialien (z.B. nitridische oder transparente leitfähige Oxide) sowie die Stabilität unter thermischer und chemischer Beanspruchung. Kristallinität und Defektstruktur beeinflussen dabei die freie Weglänge der Elektronen und damit die plasmonische Dämpfung.

Anwendungen reichen von hochempfindlichen refraktometrischen Sensoren über Oberflächen-verstärkte Raman-Spektroskopie (SERS) und Photokatalyse bis zu plasmonisch unterstützter Photovoltaik und integrierter Nanophotonik. Für die gezielte Auslegung plasmonischer Eigenschaften werden klassische (Drude-/Drude-Lorentz-Modelle), numerische (FDTD, FEM) und zunehmend auch quantenmechanische Beschreibungen herangezogen.