Az ELI-ALPS Lézeres Kutatóintézet, az ELKH Wigner Fizikai Kutatóközpont (Wigner FK), a Szegedi Tudományegyetem (SZTE) és az ELKH Energiatudományi Kutatóközpont (EK) kutatói a fémekben található, úgynevezett forró elektronok tulajdonságait vizsgálták. Arra keresték a választ, hogy mekkora többletenergiával rendelkeznek a forró elektronok, és hol helyezkednek el az anyagon belül. Eredményeiket a jövőben olyan fontos területeken alkalmazhatják, mint a napelemek és nanoméretű áramkörök fejlesztése, illetve különböző szenzorok érzékenységének javítása. Az eredményeket bemutató publikáció a rangos Nature Communications szakfolyóiratban jelent meg.
Forró elektronok keltése lézerfénnyel nanométeres fémrétegben (Kép: Major B.)
Fémek fénnyel történő megvilágításával nagy energiájú elektronok jöhetnek létre, amelyeket forró elektronoknak nevezünk. Ezek a részecskék többletenergiájuk révén számos területen hasznosíthatók, például kémiai reakciók katalizálásában, napelemek hatékonyabbá tételében, szenzorok érzékenységének növelésében, vagy akár nanoméretű áramkörök fejlesztésében. A forró elektronokat azonban nagyon nehéz kísérleti úton vizsgálni, hiszen ezek a fénynyaláb beérkezése után is a fémben maradnak. A jövőbeli alkalmazásokhoz azonban fontos tudni, hogy mekkora többletenergiával rendelkeznek, és azt is, hogy hol helyezkednek el az anyagon belül.
Az ELI Lézerközpont és a Wigner Fizikai Kutatóközpont munkatársai lézeres kísérletet végeznek
A kutatók egy radikálisan új és minden korábbinál érzékenyebb kísérleti eljárást fejlesztettek ki a forró elektronok vizsgálatára. Kísérleteikben egy vékony, nanométeres aranyréteg esetében vizsgálták a mintára bocsátott fehér fény visszaverődési tulajdonságait, miközben egy lézer fényével forró elektronokat hoztak létre. A visszaverődési tulajdonságokban bekövetkező változásokat elemezve megfigyelték, hogy – összhangban az elméleti várakozással – ezek az elektronok a felülethez közel, annak mindössze körülbelül 4 nanométeres (4 x 10-9 m) mélységében jelennek meg. Az elektronok többletenergiájának elemzése arra is választ adott, hogy a forró elektronok milyen lépések során jelennek meg a vizsgált anyagi rendszerben. Ezek az eredmények kiemelkedő fontosságúak a forró elektronokon alapuló mérőeszközök vagy napelemek fejlesztése szempontjából.