Schema’s van hot-carrier-processen in metaal-halfgeleider/diëlektrische heterostructuren die fotochemie en niet-lineaire optica met elkaar verbinden. Credit: Jacob Khurgin, Anton Yu. Bykov, Anatoly V. Zayats
Een nieuw wetenschappelijk overzicht onderzoekt het opwindende potentieel van hot carriers, energieke elektronen die door licht worden gegenereerd in plasmonische nanostructuren. Deze kleine structuren bieden een enorme belofte voor toekomstige technologieën vanwege hun unieke manier van interactie met licht en het creëren van hot carriers.
De studie is gepubliceerd in het dagboek eLicht.
Hot carriers zijn elektronen met een overschot aan energie. Wanneer licht een plasmonische nanostructuur raakt, kan het deze elektronen exciteren, waardoor ze uit evenwicht worden geduwd. Deze niet-evenwichtstoestand ontsluit een scala aan fascinerende verschijnselen.
Hot carriers kunnen worden gebruikt om licht zelf te controleren, wat mogelijk kan leiden tot nieuwe toepassingen in op licht gebaseerde technologieën. Ze kunnen ook chemische reacties op het oppervlak van de nanostructuur aansturen, wat de weg vrijmaakt voor geavanceerde fotokatalyse. Hot carriers kunnen ook elektrische stromen genereren, wat de deur opent voor nieuwe ultrasnelle detectoren en opto-elektronische apparaten.
Deze onderzoeksreview belicht de ingewikkelde details van de generatie en het gedrag van hot carriers in plasmonische nanostructuren. Het onderzoekt hoe licht interageert met deze structuren om hot carriers te creëren, hoe hot carriers hun energie verliezen en terugkeren naar evenwicht, en methoden om de dynamiek van hot carriers te controleren voor specifieke toepassingen.
Door de kracht van hot carriers te benutten, voorzien wetenschappers een toekomst vol innovatieve technologieën. Hot carriers zouden ultrasnelle elektronica en opto-elektronica mogelijk kunnen maken, de efficiëntie van zonnecellen kunnen verhogen en zelfs nanomedicijnen kunnen revolutioneren door middel van nauwkeurige controle. Dit onderzoek baant de weg voor verdere verkenning en ontwikkeling van hot carrier-technologieën, wat ons dichter bij een toekomst brengt die wordt gevormd door licht en nanostructuren.
Meer informatie:
Jacob Khurgin et al, Dynamiek van hete elektronen in plasmonische nanostructuren: basisprincipes, toepassingen en over het hoofd geziene aspecten, eLicht (2024). DOI: 10.1186/s43593-024-00070-w
Informatie over het tijdschrift:
eLicht
Geleverd door Light Publishing Center, Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics And Physics, CAS
