參考消息網(wǎng)報道： 英國科學(xué)新聞網(wǎng)站稱，高能“熱”電子有望幫助太陽能電池板更有效地收集光能。但一直以來科學(xué)家都無法測量那些電子的能量，致使對它們的利用受限。美國珀杜大學(xué)和密歇根大學(xué)的研究人員發(fā)明了一種分析這些能量的方法。

珀杜大學(xué)電子與計算機工程學(xué)院特聘教授弗拉基米爾·沙拉耶夫說：“熱電子的理論模型很多，但關(guān)于它們長什么樣從未有過直接實驗或測量。”沙拉耶夫在這項合作研究中負責(zé)珀杜大學(xué)團隊。

在6月4日出版的美國《科學(xué)》周刊上發(fā)表的一篇論文中，研究人員演示了利用掃描隧道顯微鏡結(jié)合激光和其他光學(xué)元件的技術(shù)揭示熱電子能量分布的一種方法。

珀杜大學(xué)電子與計算機工程學(xué)院博士生、論文的主要撰稿人哈沙·雷迪說：“測量能量分布意味著量化一定能量下的電子數(shù)量。”

熱電子的產(chǎn)生途徑通常是用特定頻率的光照在納米結(jié)構(gòu)的金或銀等金屬上面，激發(fā)所謂“表面等離子體”。據(jù)信，這些等離子體最終會失掉部分能量給電子，使電子變得熾熱。

熱電子的溫度可高達約1100攝氏度，但讓它們對能源技術(shù)有用的是其高能，不是材料溫度。在太陽能電池板中，與傳統(tǒng)方法相比，熱電子的能量可以更有效地轉(zhuǎn)化為電能。

熱電子還可以加速化學(xué)反應(yīng)，從而提高汽車中氫燃料電池等能源技術(shù)的效率。

雷迪說：“在典型的化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)物需要有足夠的能量越過一個閾值才能完成反應(yīng)。如果有這些高能電子，有些電子就會失掉能量給反應(yīng)物，推動它們越過那個閾值，從而使化學(xué)反應(yīng)加快。”

與雷迪合作的是密歇根大學(xué)埃德加·邁霍費爾教授和普拉莫德·雷迪教授課題組的博士后王坤（音）。他們一起花了超過18個月的時間開發(fā)實驗裝置，又花了一年時間測量熱電子的能量。

報道稱，研究人員建立了一個系統(tǒng)，借此研究電荷電流在激發(fā)和不激發(fā)等離子體的條件下的差別。根據(jù)電流的這種差別所包含的關(guān)鍵信息，就能確定金屬納米結(jié)構(gòu)中熱電子的能量分布。

把激光照射到有小凸起的黃金薄膜上，就會在這個系統(tǒng)中激發(fā)等離子體，從而產(chǎn)生熱電子。研究人員把熱電子導(dǎo)入掃描隧道顯微鏡頂端的金電極，并對其能量進行測量。

這種方法可用于促進與能源有關(guān)的各種應(yīng)用。

美國陸軍研究處項目經(jīng)理查克拉帕尼·瓦拉納西對這項研究給予了支持。他說：“這項多學(xué)科基礎(chǔ)研究揭示了一個測量電荷載體能量的獨特方式。估計這些研究成果會在開發(fā)未來應(yīng)用方面起到重要作用，比如能源轉(zhuǎn)化、光催化和光電探測器等，國防部對這些都很感興趣。”

原題;美科學(xué)家揭秘高能效“熱”電子