Generación de electrones calientes ultrarrápidos mejorados con plasmones en nanocúmulos de Ag/heterojunciones de...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Ciencias de la superficie
• Nanotecnología

Sus antecedentes:

• La generación de electrones calientes en las heterojunciones metálicas es clave para la conversión de energía.
• La fotoexcitación ultrarrápida del grafito (Gr) crea electrones calientes a alta temperatura.
• Las resonancias plasmónicas en nanopartículas metálicas son eficientes generadores de electrones calientes.

Objetivo del estudio:

• Investigar la generación y la dinámica de electrones calientes ultrarrápidos en las heterojunciones plasmónicas de nanoagrupaciones de plata (Ag NC) y grafito (Gr).
• Utilice la espectroscopia de fotoemisión de dos fotones con resolución de tiempo (2PP) para sondear estos procesos.
• Comprender el papel de las resonancias plasmónicas en la mejora de la generación de electrones calientes.

Principales métodos:

• Espectroscopia de fotoemisión de dos fotones (2PP) con resolución en el tiempo.
• Excitación láser de cinco segundos con longitud de onda ajustable.
• Deposición de nanocúmulos de Ag en el grafito.
• Cálculos de la estructura electrónica.

Principales resultados:

• Se observó una mejora de 2 órdenes de magnitud en los rendimientos de 2PP atribuidos a un modo de plasmón Mie superficial normal a 3,6 eV.
• Contribuciones identificadas de un estado de interfaz ocupado (IFS) y electrones calientes en la banda Gr π.
• Determinación de la fotoemisión IFS a través de estados intermedios virtuales y de la población de electrones calientes a través de la desfase plasmónica.

Conclusiones:

• Los Ag NC en Gr crean un modelo de heterounión plasmónica para estudiar la dinámica de los electrones calientes.
• El estudio aclara los mecanismos para mejorar la generación y desintegración de electrones calientes.
• Los resultados son relevantes para las aplicaciones de transducción de energía óptica a química y eléctrica.