Los investigadores han observado, en metales por primera vez, excitones transitorios, la respuesta primaria de los electrones libres a la luz. Aquí, los investigadores descubrieron que los electrones de la superficie de los cristales de plata pueden mantener el estado excitónico más de 100 veces más que duranteel metal a granel, lo que permite que los excitones se visualicen experimentalmente mediante una técnica espectroscópica coherente multidimensional recientemente desarrollada.
La detección de excitones en metales podría proporcionar pistas sobre cómo la luz se convierte en energía eléctrica y química en células y plantas solares. Esta investigación también puede proporcionar formas de alterar la función de los metales para desarrollar elementos activos para tecnologías como las comunicaciones ópticas controlando cómola luz se refleja desde un metal.
El acto de mirar en un espejo es una experiencia cotidiana, pero la descripción mecánica cuántica detrás de este fenómeno familiar aún se desconoce. Cuando la luz se refleja desde un espejo, la luz "sacude" los electrones libres del metal y la aceleración resultante de los electrones creaUna réplica casi perfecta de la luz incidente, proporcionando una reflexión. Se sabe que los excitones, o partículas de la interacción de la materia de la luz donde los fotones de la luz se enredan temporalmente con los electrones en las moléculas y los semiconductores, son importantes para este proceso y otros, como la fotosíntesis.y comunicaciones ópticas. Desafortunadamente, estudiar y probar cómo funcionan los excitones en los metales es difícil porque tienen una vida extremadamente corta, duran aproximadamente 100 attosegundos, o menos de 0.1 billonésima de segundo.
Por primera vez, los investigadores han observado excitones en superficies metálicas que mantienen el estado excitónico 100 veces más largo que en el metal a granel, lo que permite que los excitones sean capturados experimentalmente por una técnica espectroscópica multidimensional de fotoemisión multiphoton recientemente desarrollada. Este descubrimiento arroja luz sobre elrespuesta excitónica primaria de sólidos que podría permitir el control cuántico de electrones en metales, semiconductores y materiales orgánicos.También potencialmente permite la generación de pulsos de electrones intensos de femotosegundo que podrían aumentar la resolución para microscopios electrónicos de resolución temporal que siguen el movimiento de átomos individualesy moléculas a medida que se reorganizan durante las transiciones estructurales o las reacciones químicas.
Este trabajo fue apoyado por la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía de los EE. UU., La Oficina de Ciencias Energéticas Básicas, División de Ciencias Químicas, Geociencias y Biociencias con el Número de Premio DE-FG02-09ER16056.
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Materiales proporcionado por Departamento de Energía, Oficina de Ciencia . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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