Magyar kutatók új lézeres eljárás során tárták fel a fémekben található forró elektronok tulajdonságait.

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. A lézeres eljárás során arra keresték a választ, mekkora többletenergiával rendelkeznek a forró elektronok. Illetve, 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.

Fémek fénnyel történő megvilágításával nagy energiájú elektronok jöhetnek létre, amelyeket forró elektronoknak nevezünk.

Ezek a részecskék többletenergiájuk miatt számos területen hasznosíthatók. Ilyen például a kémiai reakciók katalizálása, napelemek hatékonyabbá tétele, szenzorok érzékenységének növelése, de akár nanoméretű áramkörök fejlesztése is. A forró elektronokat azonban nagyon nehéz kísérleti úton vizsgálni, mert ezek a fénynyaláb beérkezése után is a fémben maradnak. A jövőbeli alkalmazások érdekében fontos tudni, hogy mekkora többletenergiával rendelkeznek, és hol helyezkednek el az anyagon belül.

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. Eközben egy lézer fényével forró elektronokat hoztak létre. A lézeres eljárás alatt 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.