Нанопромежуток между металлическими электродами - источник света, яркость которого в 10 тысяч раз больше, чем ожидалось согласно теории - «Наука и технологии»

Нанопромежуток между двумя металлическими электродами, которым придана особая форма, является источником света, яркость которого в 10 000 раз превышает яркость света, который должен там возникать согласно теории. Источником этого света являются "горячие" электроны, которые возникают при туннельном переходе электронов с одного электрода на другой. Рекомбинация "горячих" электронов с электронными дырками порождает высокоэнергетические фотоны света и чем больше прикладываемое к электронам напряжение, тем больше яркость вырабатываемого в нанопромежутке света.

Данный эффект, усиление яркости света в промежутке, появляется благодаря плазмонам, колебаниям облаков свободных электронов, возникающих и передвигающихся по поверхности некоторых металлов при определенных условиях. И этот факт был установлен экспериментальным путем, ученые изготовили наборы игольчатых электродов из различных металлов, которые устанавливались в экспериментальное устройство, позволявшее управлять потенциалом на этих электродах и проводить спектрографический анализ вырабатываемого в промежутке света.

Подтверждением "плазмонной природы" данного явления стал тот факт, что максимальный уровень яркости света был получен при использовании золотых электродов, ведь золото, как известно, является наилучшим "генератором" плазмонов на его поверхности. А минимальная яркость света, которая была близка к чистому теоретическому значению, была получена при использовании электродов из хрома и палладия, металлов, которые совершенно "не дружат" с поверхностными плазмонами.

"Если не брать в расчет участие плазмонов в данном эффекте, то разница в яркости света между золотом и палладием, к примеру, должна была быть всего в 20 - 50 раз" - пишут исследователи, - "Полученное нами значение в 10 тысяч раз указывает на то, что в нанопромежутке доминируют совершенно иные процессы, чем это было принято считать ранее".

Причина, из-за которой была получена такая огромная разница между теорией и практикой, заключается в том, что плазмоны распадаются практически мгновенно на большое количество "горячих" электронов и электронных дырок, стоит им только достигнуть области нанопромежутка. "Постоянное "взбалтывание" носителей зарядов в области нанопромежутка, подстегнутое импульсным характером подаваемого в электроды тока, создает большое количество электронных дырок и свободных электронов. И нам удалось добиться стабильности такого состояния на протяжении многих минут за один раз" - пишут исследователи.

Отметим, что подобный источник света на основе нанопромежутка между металлическими электродами, имеет эффективность, очень близкую к идеальной, т.е. к 100 процентам. И, после некоторых дополнительных исследований, направленных на улучшение уровня контроля над вырабатываемым потоком света, такие источники, несомненно, найдут применение в оптоэлектронике, квантовых технологиях и во многих других областях.