Исследователи из EPFL создали первую подробную модель, объясняющую квантово-механические эффекты, вызывающие фотолюминесценцию в тонких пленках золота. Этот прорыв может ускорить разработку солнечных технологий и батарей.
Люминесценция — процесс, при котором вещества испускают фотоны под воздействием света, давно известна в полупроводниковых материалах, таких как кремний. Она позволяет исследователям получать ценную информацию о свойствах полупроводников и применять их для изучения электронных процессов, например, в солнечных элементах.
В 1969 году ученые обнаружили, что все металлы в той или иной степени люминесцируют, но до сих пор не было четкого понимания этого процесса. Недавние разработки технологий и интерес к наномасштабным приложениям возобновили дебаты вокруг происхождения светового излучения от металлов.
Исследователи из EPFL сфокусировали лазерные лучи на экстремально тонких пленках золота и проанализировали полученное слабое свечение. Результаты их экспериментов были настолько подробными и неожиданными, что они сотрудничали с теоретиками из разных университетов для создания полной квантово-механической модели этого явления.
Исследователи обнаружили, что фотолюминесценция в тонких пленках золота обусловлена специфическим поведением электронов и дырок под воздействием света. Это позволило им создать первую количественную модель фотолюминесценции в золоте, которая может быть применена к другим металлам.
Ученые также наблюдали квантово-механические эффекты в пленках толщиной до 40 нанометров, что является неожиданным результатом, поскольку обычно такие эффекты наблюдаются при более низких толщинах. Эти наблюдения предоставили важную информацию о процессе фотолюминесценции и могут быть использованы для измерения температуры поверхности материала.
Исследователи уверены, что их результаты помогут лучше понять химические реакции на поверхности металлов, особенно те, которые могут использоваться в солнечных технологиях. Это открывает новые пути для оптимизации процессов преобразования энергии и борьбы с изменением климата.