金屬在光學應用上除了反射外，並不是很常用來作為其它的光學用途。但當金屬尺寸小到奈米尺度時，其豐富而多樣的光學特性就顯現出來了，這是歸因於一個特殊的物理特性－電漿子共振現象。電漿子共振是一種導電材料中的載子集體運動的行為，當它的載子運動頻率與外界激發源頻率相近，即產生了共振現象，形諸在外的就是具有高吸收、強散射及侷限化的強近場特徵。這特殊的行為並非是近來才被發現的，遠在古羅馬時期，玻璃工匠在製作各種顏色的彩繪玻璃時，就將奈米尺寸的金屬微粒放在玻璃內，即可呈現出各種不同顏色的行為，而生醫常用的超靈敏表面電漿共振型的生化感測器(SPR Bio-sensor)也利用此特性。但長久以來，光學元件受限於光學繞射極限(Optical Diffraction Limit)，在光學元件的應用上一直未能達到奈米尺度，而電漿子侷限化的強近場特徵，正好可以用來突破繞射極限，可望能藉此發展出各式各樣奈米尺度的光學應用。最近幾年，因奈米科技的突飛猛進，才使這門科學蓬勃發展，甚至已形成了一門“電漿子光學”(Plasmonics)專門學科，其相關的應用最近陸續被發表出來。
於電漿子材料的潛在應用領域，目前分為三個方面，分別是生醫、光電及奈米檢測。在生醫方面，有高靈敏的生化感測元件、光動力治療及非染料型的生物染色技術等；在光電方面，有超高亮度LED 、高感度紅外線光偵測器、矽光源、奈米光波導、高效率的太陽電池及現在最“Hot”的超常介質材料(Metamaterials)等；在奈米檢測部份，有奈米解析度的散射式掃描近場光學顯微鏡、探針增強式拉曼光譜顯微鏡、奈米光學鑷子及表面電漿顯微鏡。目前在生醫及奈米檢測方面已有商品產出，預計5~10 年內會有大量應用產出。
電漿子共振技術的研發需整合奈米製程、電磁波模擬設計及奈米檢測開發，三個領域同步發展，才有比較好的成果。工研院材化所在這些領域已先期投入了五年，產生了許多豐碩的成果，且建構了次十奈米的光學檢測技術，開發出低成本、高分辨力的生化感測器及高耦合效率的電漿子強化太陽電池結構，本期表面電漿子專題中將分別探討這三類技術的發展與應用。