莱斯大学的迈克·威廉姆斯 莱斯大学的物理学家发现，等离子体金属可以促使产生“热载流子”，反过来在电极之间的纳米间隙中发出意想不到的强光
这一现象可用于光催化、量子光学和光电子学
学分:崔隆基和云轩大学/莱斯大学 对于莱斯大学的物理学家来说，看到纳米尺度实验中出现的光并不奇怪
但是当光线比他们预期的亮10000倍时，它引起了他们的注意
凝聚态物理学家道格·纳特森和他在莱斯大学和科罗拉多大学博尔德分校的同事发现了这种巨大的辐射，它来自两个由等离子体材料，特别是金制成的电极之间的纳米尺度间隙
实验室几年前发现，激发电子跨越间隙，一种被称为隧穿的现象，产生了比金属平台中没有间隙时更大的电压
在美国化学学会杂志《纳米快报》的新研究中，当这些热电子被驱动在金电极之间隧穿而产生时，它们与空穴的复合发出明亮的光，输入电压越大，光越亮
这项由纳泰尔森和主要作者崔龙基和云轩朱领导的研究发表在美国化学学会杂志《纳米快报》上，应该会引起那些研究光电子学、量子光学和光催化的人的兴趣
这种效应取决于金属的等离子体激元，即流经其表面的能量波动
“人们已经探索了等离子体对电驱动光发射光谱很重要的想法，但首先没有产生这些热载流子，”纳特森说
“现在我们知道等离子体在这个过程中扮演着多重角色
" 在顶部，一幅插图显示了莱斯大学开发的实验装置，该装置研究电流如何促使局部表面等离子体在两个电极之间的纳米间隙中产生热载流子
中间，一张照片显示了两个金电极之间的发光隧道结，输入从1到1
2伏
在底部，一个光谱图显示了在连接处产生的光子能量和强度
学分:纳泰尔森研究组/莱斯大学 研究人员将几种金属制成带有纳米间隙的微型蝶形电极，这是实验室开发的一个测试平台，可以让它们同时进行电子传输和光学光谱分析
在他们尝试的电极中，金是表现最好的，包括含有等离子体阻尼铬和钯的化合物，它们被用来帮助定义等离子体在这一现象中的作用
“如果等离子体激元的唯一作用是帮助将光耦合出去，那么用金和钯之类的东西工作之间的差异可能是20或50倍，”纳特森说
“这是一万分之一的事实告诉你一些不同的事情正在发生
" 他说，原因似乎是等离子体激元“几乎立即”衰变为热电子和空穴
纳特森说:“这种持续的搅动，利用电流推动物质产生更多的电子和空穴，给了我们载流子的稳态热分布，我们能够一次保持几分钟。”
通过发射光的光谱，研究人员的测量显示，这些热载流子真的很热，达到3000华氏度以上的温度，而电极保持相对较冷，即使输入约1伏的适度电压
纳特森说，这一发现可能有助于光电子学和量子光学的发展，即研究微小尺度下的光-物质相互作用
“在化学方面，你可以有非常热的载体的想法是令人兴奋的，”他说
“这意味着你可能会让某些化学过程比平时运行得更快
“有很多研究人员对等离子体光催化感兴趣，在那里你可以照射光线，激发等离子体，这些等离子体的热载流子产生有趣的化学反应，”他说
“这是对那个的补充
原则上，你可以电激发等离子体，它们产生的热载流子可以产生有趣的化学反应
"
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