作者:普渡大学凯拉·怀尔斯 研究人员开发了一种技术，使用扫描隧道显微镜结合激光和其他光学元件来捕获适当的摩尔电子，并测量金薄膜中热电子的能量分布
信用:恩里克·萨哈冈 高能“热”电子有可能帮助太阳能电池板更有效地获取光能
但是科学家们还不能测量这些电子的能量，限制了它们的使用
普渡大学和密歇根大学的研究人员建立了一种分析这些能量的方法
普渡大学的鲍勃和安妮·伯内特电气和计算机工程杰出教授弗拉迪米尔·弗拉德·沙拉耶夫(沙尔·AYV饰)说:“热电子有许多理论模型，但没有直接实验或测量它们的样子。”
在周四发表在《科学》杂志上的一篇论文中，研究人员展示了一种使用扫描隧道显微镜结合激光和其他光学元件的技术如何揭示热电子的能量分布
“测量能量分布意味着量化在一定能量下有多少电子可用
这一关键信息对于扩大热电子的使用来说是缺乏的
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普渡大学电气和计算机工程学院的学生，也是这篇论文的主要作者
热电子通常是通过将一定频率的光照射在由金或银等金属制成的精心设计的纳米结构上，激发所谓的“表面等离子体激元”而产生的
“据信这些等离子体最终会将部分能量输给电子，使它们变热
虽然热电子的温度可以高达2000华氏度，但它们的高能量——而不是材料温度——使它们对能源技术有用
在太阳能电池板中，与传统方法相比，热电子的能量可以更有效地转化为电能
热电子还可以通过加速化学反应来提高能源技术的效率，比如汽车中的氢燃料电池
“在典型的化学反应中，反应物需要有足够的能量来跨越完成反应的门槛
雷迪说:“如果你有这些高能电子，一些电子会失去它们对反应物的能量，并推动它们越过阈值，使化学反应更快。”
雷迪和王坤一起工作，他是密歇根大学的博士后研究员，由埃德加·迈赫夫教授和普拉莫德·雷迪教授领导，他们共同领导了这项研究
他们一起花了18个多月的时间开发实验装置，又花了12个月的时间测量热电子能量
研究人员建立了一个系统，允许他们检测激发和不激发等离子体时产生的电荷电流的差异
这种电流差异包含了决定金属纳米结构中热电子能量分布所需的关键信息
将激光照射到带有微小脊的金膜上会激发系统中的等离子体，产生热电子
研究人员测量了电子的能量，方法是将它们通过精心设计的分子吸引到扫描隧道显微镜顶端的金电极中
利物浦大学的研究人员为这些实验合成了一些分子
这种方法可用于增强广泛的能源相关应用
“这项多学科的基础研究工作揭示了一种测量电荷载流子能量的独特方法
支持这项研究的陆军研究办公室项目经理查克拉帕尼·瓦拉纳西说:“这些结果有望在开发未来能源转换、光催化和光电探测器等领域的应用中发挥重要作用，例如，这些应用是国防部非常感兴趣的。”
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