Ver la luz emerger de un experimento a nanoescala no fue una gran sorpresa para los físicos de la Universidad de Rice. Pero llamó su atención cuando esa luz era 10,000 veces más brillante de lo que esperaban.
El físico de la materia condensada Doug Natelson y sus colegas de Rice y la Universidad de Colorado Boulder descubrieron esta emisión masiva de una brecha a nanoescala entre dos electrodos hechos de materiales plasmónicos, particularmente oro.
El laboratorio había descubierto hace unos años que los electrones excitados que saltaban el espacio, un fenómeno conocido como túnel, creaban un voltaje mayor que si no hubiera espacio en las plataformas metálicas.
En el nuevo estudio en la revista American Chemical Society Nano letras , cuando estos electrones calientes fueron creados por electrones conducidos al túnel entre electrodos de oro, su recombinación con agujeros emitía luz brillante, y cuanto mayor era el voltaje de entrada, más brillante era la luz.
El estudio dirigido por Natelson y los autores principales Longji Cui y Yunxuan Zhu aparece en la revista American Chemical Society Nano letras y debería ser de interés para quienes investigan optoelectrónica, óptica cuántica y fotocatálisis.
El efecto depende de los plasmones del metal, ondas de energía que fluyen a través de su superficie. "La gente ha explorado la idea de que los plasmones son importantes para el espectro de emisión de luz impulsado eléctricamente, pero no generan estos portadores calientes en primer lugar".Natelson dijo: "Ahora sabemos que los plasmones están desempeñando múltiples funciones en este proceso".
Los investigadores formaron varios metales en electrodos microscópicos en forma de corbata de lazo con nanogaps, un banco de pruebas desarrollado por el laboratorio que les permite realizar el transporte simultáneo de electrones y la espectroscopía óptica. El oro fue el mejor entre los electrodos que probaron, incluidos los compuestos con plasmón- Amortiguación de cromo y paladio elegidos para ayudar a definir la parte de los plasmones en el fenómeno.
"Si el único papel de los plasmones es ayudar a acoplar la luz, entonces la diferencia entre trabajar con oro y algo como el paladio podría ser un factor de 20 o 50", dijo Natelson. "El hecho de que sea un factor de 10,000te dice que está sucediendo algo diferente "
La razón parece ser que los plasmones se descomponen "casi de inmediato" en electrones y agujeros calientes, dijo. "Esa agitación continua, usando corriente para impulsar el material para generar más electrones y agujeros, nos da esta distribución en caliente de estado estable detransportistas, y hemos podido mantenerlo durante minutos a la vez ", dijo Natelson.
A través del espectro de la luz emitida, las mediciones de los investigadores revelaron que los portadores calientes están realmente calientes, alcanzando temperaturas superiores a los 3.000 grados Fahrenheit, mientras que los electrodos se mantienen relativamente fríos, incluso con una entrada moderada de aproximadamente 1 voltio.
Natelson dijo que el descubrimiento podría ser útil en el avance de la optoelectrónica y la óptica cuántica, el estudio de las interacciones de la materia de luz a escalas cada vez más pequeñas. "Y en el lado de la química, esta idea de que puedes tener portadores muy calientes es emocionante".Dijo: "Implica que es posible que ciertos procesos químicos se ejecuten más rápido de lo normal".
"Hay muchos investigadores interesados en la fotocatálisis plasmónica, en la que brillas la luz, excitas los plasmones y los portadores calientes de esos plasmones realizan una química interesante", dijo. "Esto complementa eso. En principio, podrías excitar eléctricamente los plasmones".y los portadores calientes que producen pueden hacer una química interesante "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Rice . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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