Forró elektronok rejlenek a fémekben és már azt is tudjuk, hogyan keletkeznek

2022 / 11 / 17 / Bobák Zsófia
Forró elektronok rejlenek a fémekben és már azt is tudjuk, hogyan keletkeznek
Az anyagtudomány forró kérdéseire találtak válasz magyar kutatók egyedülálló kísérletükben.

"A forró elektronok egyre fontosabbá válnak az elektronikus eszközökben, ahogy a dimenziók zsugorodnak. A meglehetősen specializált, bár mindig fontos kutatási témából a félvezetők fizikájában, a forró elektronok mára elsődleges jelentőségű témává léptek elő." - írta már 1986-ban Brian Kidd Ridley brit szilárdtest-fizikus, aki a félvezetőkkel kapcsolatos kutatásokban ért el kiemelkedő eredményeket. A tanulmány megjelenése óta eltelt több mint három évtizedben történetek ugyan előrelépések ennek a különleges fizikai jelenségnek a vizsgálataival kapcsolatban, de azóta sem sikerült minden rejtélyre fény deríteni, mivel a forró elektronok egészen rövid életűek és nehezen detektálhatóak. Magyar kutatóknak köszönhetően azonban most olyan elképzelések nyertek bizonyítást a részecskéket illetően, amelyek eddig csak elméletek részét képezték.

A forró elektronok a hagyományos elektronoktól eltérően nem-termikus részecskék, amelyek akkor keletkeznek, ha fémek optikai, például lézeres stimulációja során a plazmonikus struktúrában bizonyos elektronok gerjesztett állapotba kerülnek és olyan szintű kinetikus energiára tesznek szert, ami miatt elvesztik a normál hőegyensúlyi pozíciójukat. Ezt az egyensúlyi állapotot azonban hamar "helyreállítja" a forró elektronok gyors energialeadása, ami hő formájában távozik és eloszlik a környező anyagban. A speciális elektronok képesek arra az egyedi kvantummechanikai természetű mozgásra, aminek segítségével átjutnak azokon a potenciálgátakon, amelyek a klasszikus fizika szerint akadályoznák a haladásukat - az alagúthatás teszi lehetővé, hogy egy félvezetőből kilépjenek az elektronok, ahelyett, hogy a hagyományos módon haladnának az anyagon át.

Az ELI Lézerközpont, a Wigner Fizikai Kutatóközpont, a Szegedi Tudományegyetem és az Energiatudományi Kutatóközpont munkatársai most választ találtak olyan kérdésekre a forró elektronokkal kapcsolatban, amelyek alapvető fontosságúak a részecskék felhasználásának szempontjából, az eredményekről beszámoló tanulmányuk a Nature Communicationsben jelent meg november 5-én. A kutatók felfedezték, hogy a lézeres gerjesztés hatására generált forró elektronok a felület közelében, körülbelül négy nanométeres mélységében jelennek meg, amivel a korábbi teóriák előrejelzéseit erősítették meg. A vizsgálatokat egy új módszer kidolgozásával végezték el, ami minden eddiginél precízebb méréseket tett lehetővé: a metódus az úgynevezett spektroszkópikus ellipszometria, amivel az elektronok energiaeloszlását tudták monitorozni.

"Az ellipszometriában a mért adat információt hordoz a fény polarizációjának állapotáról a visszaverődés során"

- írják a tanulmányban, vagyis a fény visszaverődési tulajdonságaiban bekövetkező változások alapján következtettek az elektronok elhelyezkedésére és jellemzőikre a mintául használt vékony, nanométeres aranyrétegben.

A Wigner Fizikai Kutatóközpont beszámolója szerint a kutatás eredményei kiemelkedő fontosságúak lehetnek a forró elektronokon alapuló mérőeszközök és napelemek fejlesztése szempontjából, mivel az elektronok többletenergiájának hasznosításával a napelemeket hatékonyabbá, a szenzorokat érzékenyebbé tehetik a fejlesztések során, de a nanoméretű áramkörök készítésében vagy a kémiai reakciók, például a hidrogénmolekula bontásában is szerepet játszhatnak a speciális töltéshordozók.

(Fotó: Wigner Fizikai Kutatóközpont)


Ismerd meg a ROADSTER magazint!
AUTÓK - DESIGN - GASZTRO - KULT - UTAZÁS - TECH // Ha szereted a minőséget az életed minden területén, páratlan élmény lesz!
Autót vennél mostanában? Nézz bele a PLAYER AUTÓTESZT ROVATÁBA!
Minden friss és izgalmas autót kipróbálunk, amit csak tudunk, legyen az dízel vagy elektromos, olcsó vagy luxus, kétszemélyes vagy kisbusz!
Ha ez igaz, az mindent megváltoztat: huszonhétezer éves piramist találtak
Ha ez igaz, az mindent megváltoztat: huszonhétezer éves piramist találtak
Kérdés, hogy igaz-e, hogy az egyiptomiaknál is ősibb piramisokra akadtak? A rendkívüli kijelentésekkel kapcsolatban ugyanis rendkívüli bizonyítékokra lenne szükség. A cikkből kiderül, hogy mi okoz vihart jelenleg a régészeti tudományos közösségben, ami miatt vizsgálat is indult.
Másfél évszázad után megszűnik az egyik legrégebbi tudományos folyóirat
Másfél évszázad után megszűnik az egyik legrégebbi tudományos folyóirat
Charles Darwin felfedezéseiről újdonságként számolhatott be a Popular Science a tizenkilencedik század végén.
HELLO, EZ ITT A
RAKÉTA
Kövess minket a Facebookon!
A jövő legizgalmasabb cikkeit találod nálunk!
Hírlevél feliratkozás

Ne maradj le a jövőről! Iratkozz fel a hírlevelünkre, és minden héten elküldjük neked a legfrissebb és legérdekesebb híreket a technológia és a tudomány világából.



This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.