Le nuage électronique de surface (ou plasmon de surface localisé, LSP) des nanoparticules de métaux nobles a la propriété d'entrer en résonance avec le champ électrique oscillant d'une radiation électromagnétique incidente. Ce processus d'interaction lumière-matière, qui se produit dans le visible, s'avère être le plus efficace en terme d'énergie par volume. Cela fait donc des nanoparticules métalliques des candidates de choix dans le domaine de l'optique guidée. En effet, les dimensions très réduites de ces puissants nano-oscillateurs permet de localiser et de diriger une onde lumineuse dans des espaces très inférieurs à la longueur d'onde. Les possibilités en découlant pourrait permettre à la technologie naissante de la plasmonique de révolutionner le domaine de l'informatique!

La fréquence de résonance du LSP dépend de facteurs tels la nature du métal (constante de rappel du nuage électronique par la matrice ionique) et la taille des nanoparticules (confinement du plasmon dans un espace parfois inférieur au parcours libre électronique). On peut également contrôler la forme du spectre d'extinction (dominé par l'absorption pour des particules inférieures à 50 nm environ) en faisant varier la forme des particules, ou encore en les disposant à proximité les unes des autres afin d'induire un couplage entre leurs modes résonants. La fréquence d'absorption des modes couplés ainsi activés peut être contrôlée sur une plage de quelques dizaines voire centaines de nanomètres en faisant varier l'espacement entre les nanoparticules. De même, en disposant les nanoparticules dans des géométries uni- et bi-dimentionnelles, il est possible d'exploiter le caractère anisotrope de ces modes. Pour des nanoparticules de dimensions inférieures à 50 nm, les modes dipolaires sont dominants et 2 principaux modes couplés apparaîssent (transversal et longitudinal), chacun associé à une fréquence propre et oscillant dans un axe différent, dans le cas d'un réseaux 2D de particules.

Comme les orientations des 2 modes LSP couplés d'un réseaux 2D de particules sont orthogonales, il est possible de les isoler en faisant varier la polarisation d'un faisceau lumineux à incidence rasante dans le plan du réseau. Une manière concrète d'y parvenir est d'utiliser un demi-coupleur à fibre optique. Le demi-coupleur consiste en une partie de fibre optique encastrée dans un bloc de silice dont la surface est polie de manière à se rapprocher du coeur de la fibre. La surface plane du coupleur présente donc une onde évanescente qu'il est possible de coupler à un échantillon qu'on y dépose. En employant une fibre optique à haut maintient de polarisation dans le visible, il est possible de mesurer les spectres d'exctinction dans les plans TE et TM indépendamment, et ce de manière dynamique (le détecteur permet des temps d'aquisition de l'ordre du tiers de seconde).

Il est possible de modéliser les spectres d'extinction d'un réseau 2D de particules selon les 2 plans de polarisation en utilisant l'approximation des dipôles distincts (Discrete Dipoles Approximation, DDA). Ce modèle, élaboré par Draine et Flatau, génère une cible constituée de dipôles disposés selon une matrice cubique, dont la polarisabilité est fonction de la fonction diélectrique du conducteur.