Elétrons quentes em nanoestruturas metálicas – portadores não térmicos ou aquecimento?

Nos últimos anos, tem havido um interesse crescente no estudo de elétrons quentes em nanoestruturas metálicas. Elétrons quentes são elétrons que foram excitados com energias bem acima do nível de Fermi e podem desempenhar um papel importante em uma variedade de processos físicos, como plasmônica, fotocatálise e termoeletricidade.

Uma das principais questões sobre os elétrons quentes é se eles podem ser considerados como uma população não térmica de portadores. Num equilíbrio térmico, a distribuição das energias dos elétrons segue uma distribuição de Fermi-Dirac, e a energia média dos elétrons é dada pela energia de Fermi. No entanto, quando elétrons quentes são gerados, sua distribuição de energia pode desviar-se significativamente da distribuição de Fermi-Dirac, e eles podem ter uma energia média muito superior à energia de Fermi.

Existem dois mecanismos principais que podem levar à geração de elétrons quentes em nanoestruturas metálicas:

* Excitação óptica: Quando uma nanoestrutura metálica é iluminada com luz, os fótons podem ser absorvidos pelos elétrons do metal, e isso pode excitá-los a níveis de energia mais elevados.
* Injeção elétrica: Elétrons quentes também podem ser gerados pela aplicação de uma voltagem a uma nanoestrutura metálica. Isso pode fazer com que os elétrons passem de um eletrodo para o outro, e isso pode dar-lhes energia suficiente para se tornarem elétrons quentes.

Uma vez gerados os elétrons quentes, eles podem interagir com a rede da nanoestrutura metálica, e isso pode levar à transferência de energia dos elétrons quentes para a rede. Este processo é conhecido como acoplamento elétron-fônon e pode levar ao aquecimento da nanoestrutura metálica.

O aquecimento de nanoestruturas metálicas por elétrons quentes pode ter uma série de consequências importantes. Por exemplo, pode levar a alterações nas propriedades ópticas da nanoestrutura metálica e também pode afetar a condutividade elétrica e a condutividade térmica da nanoestrutura metálica.

O estudo de elétrons quentes em nanoestruturas metálicas é um campo complexo e desafiador, mas também é um campo muito importante, pois os elétrons quentes podem desempenhar um papel importante em uma variedade de processos físicos. Ao compreender o comportamento dos elétrons quentes, podemos projetar nanoestruturas metálicas que possuem as propriedades desejadas para uma variedade de aplicações.