En los últimos años ha habido un creciente interés en el estudio de electrones calientes en nanoestructuras metálicas. Los electrones calientes son electrones que han sido excitados a energías muy por encima del nivel de Fermi y pueden desempeñar un papel importante en una variedad de procesos físicos, como la plasmónica, la fotocatálisis y la termoelectricidad.
Una de las preguntas clave sobre los electrones calientes es si pueden considerarse como una población de portadores no térmicos. En un equilibrio térmico, la distribución de energías de los electrones sigue una distribución de Fermi-Dirac, y la energía promedio de los electrones viene dada por la energía de Fermi. Sin embargo, cuando se generan electrones calientes, su distribución de energía puede desviarse significativamente de la distribución de Fermi-Dirac y pueden tener una energía promedio mucho mayor que la energía de Fermi.
Existen dos mecanismos principales que pueden conducir a la generación de electrones calientes en nanoestructuras metálicas:
* Excitación óptica: Cuando una nanoestructura metálica se ilumina con luz, los fotones pueden ser absorbidos por los electrones del metal, y esto puede excitarlos a niveles de energía más altos.
* Inyección eléctrica: También se pueden generar electrones calientes aplicando un voltaje a una nanoestructura metálica. Esto puede hacer que los electrones hagan un túnel de un electrodo a otro, y esto puede darles suficiente energía para convertirse en electrones calientes.
Una vez que se han generado electrones calientes, pueden interactuar con la red de la nanoestructura metálica, y esto puede conducir a la transferencia de energía de los electrones calientes a la red. Este proceso se conoce como acoplamiento electrón-fonón y puede conducir al calentamiento de la nanoestructura metálica.
El calentamiento de nanoestructuras metálicas mediante electrones calientes puede tener varias consecuencias importantes. Por ejemplo, puede provocar cambios en las propiedades ópticas de la nanoestructura metálica y también puede afectar la conductividad eléctrica y la conductividad térmica de la nanoestructura metálica.
El estudio de electrones calientes en nanoestructuras metálicas es un campo complejo y desafiante, pero también es un campo muy importante, ya que los electrones calientes pueden desempeñar un papel importante en una variedad de procesos físicos. Al comprender el comportamiento de los electrones calientes, podemos diseñar nanoestructuras metálicas que tengan las propiedades deseadas para una variedad de aplicaciones.
