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金属纳米结构中的热电子 非热载流子还是加热

2019-11-05 15:44:37 来源:

当您在金属上照射光时,会发生什么?近年来,随着小金属纳米粒子的制备技术的发展,这一问题已引起人们的广泛关注。当一块金属很小时,事实证明它可以很好地耦合到可见光。对这种相互作用的基本和适用方面的研究通常称为等离子激元学。

在等离激元学领域(并考虑到金属纳米颗粒),上述问题出现了两个不同的答案。第一个依赖于经典物理学并且非常直观,是纳米粒子加热。的确,发光纳米颗粒充当局部热源的事实已经发现了从癌症治疗到水脱盐的广泛应用。第二个答案是微妙的,并暗示在照亮时,电子偏离平衡并占据非费米分布,其特征是高能下的电子过多,即所谓的“热电子”。

加热与“热电子”这两个模型通常表示为正交,并且理论中的一个或另一个。在由Yonatan Sivan和Yonatan Dubi教授(均来自以色列本古里安大学)组成的小组的最新工作中,这两幅图被合并为一个理论框架,这使他们能够充分评估电子分布和电子分布。照明的纳米粒子的电子和晶格温度。他们的研究结果发表在《光:科学与应用》上。

他们的研究得出的结论是,确实存在两种效应-加热和“热电子”的产生。然而,与最近的许多主张相反,加热更为重要,并且使用了大部分照明功率输入。仅一小部分(不到百万分之一)的功率输入被引导用于“热电子”的生成,因此这是一个效率极低的过程。

许多实验和理论研究都赞扬了利用“热电子”执行从光电检测到光催化的各种功能的希望。Sivan和Dubi的工作允许使用“热电子”对能量收集效率进行现实的评估,并检查这种效率的局限性。此外,从等离子增强型光催化系统到太阳能电池,它是实际计算整个系统中完整能量收集过程的重要第一步。

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