【等離子體激元激發熱載流子】

八方

【等離子體激元激發熱載流子】

 

感覺到熱熱熱： 如何熱載體分佈

美國的研究人員提出了第一個完整的理論的電漿子是如何產生"熱載體"。

這個新的模型可以説明使這一進程的生產運營效率更高，這將提高太陽能能量轉換的光電器件，製作更好的催化劑，應用程式 （如水分解產生氫氣，好消息。

等離子體是與光相互作用強烈的金屬納米結構表面傳導電子的量子化集體振盪。

這種增強的互動可以使他們的光集中于亞波長卷，遠遠低於光的衍射極限。

這種現象可以諸好使用各種技術，例如光探測和調製、 光通訊、 光電和光譜中。

表面等離子體激元，只活了短一會兒之後, 它們要麼輻射衰變，由發射光子或非輻射產生電子 — 空穴 （電荷載體） 對解釋小組組長彼得 Nordlander從萊斯大學。

在非輻射的情況下，產生熱載流子。這些載體是電子和空穴激發出的高能量光子。

捕獲的熱載體能量

在散狀物料，熱載體快涼皮秒，事實上釋放聲子 (晶格，或熱振動)。

事實上，這種廢熱可以占當今太陽能電池的能量損失的 50%。

如果之前它將轉換成熱能浪費掉，可以捕獲熱載流子能源，太陽能發電功率轉換效率可能會大大增加。

熱載流子也能誘導化學反應 — — 那會，否則會太大力要求 — — 附近的表面電漿子納米結構的分子中。

這種反應可能會説明分解，例如水。

在這裡，水被分離成氧和氫利用太陽光，這是清潔和可再生的方式來產生能量。

他們也可能使用電子傳遞到分子或附近 — — 的結構，所以充當摻雜。

簡單的模型

要充分利用這些載體的此類應用程式，研究人員需要瞭解背後誘導等離子體熱載流子產生的物理過程。

Nordlander 的團隊現已開發一個簡單的模型來描述如何等離子體產生熱載體在球形銀納米粒子和納米殼層。

該模型描述傳導電子在金屬中的自由粒子，然後分析如何等離子體激元激發利用費米的黃金法則 — — 一種計算量子系統如何從一個狀態轉換成另一種後攝動的熱載流子。

該模型允許研究者們計算多少熱載流子產生作為入射光的頻率，用於激發金屬，只要他們所產生的速率的函數。

得到的譜線輪廓為所有意圖和目的，是材料的"電漿子譜"。

粒徑和熱載流子壽命

Nordlander 說：我們的分析揭示了顆粒粒徑和熱載流子壽命是中央確定的產率和能量的熱載體。

較大粒子和較短的存留期產生更多的運營商提供較低的能量和更小的粒子產生更少的載體，但與更高的能量。

該小組表示它還成功地表征熱載流子產生過程如何高效，由於措施多少高能載體產生每等離子體的品質因數。

團隊成員Alejandro Manjavacas說：我們的研究結果能説明制定熱載流子產生過程更有效率，提供戰略。

事實上，我們正忙於開發另一種理論為載體在過渡金屬粒子和第三個描述熱載流子如何隨著時間的推移的生產如何熱。

確定參與承運人衰變的時標將優化的載波生成過程的另一個基本要素，他補充道。

結果發表于ACS Nano .

這篇文章首次出現在nanotechweb.org

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