De laatste jaren is er steeds meer belangstelling voor het onderzoek naar hete elektronen in metallische nanostructuren. Hete elektronen zijn elektronen die zijn geëxciteerd tot energieën ver boven het Fermi-niveau, en ze kunnen een belangrijke rol spelen in een verscheidenheid aan fysieke processen, zoals plasmonics, fotokatalyse en thermo-elektriciteit.

Een van de belangrijkste vragen over hete elektronen is of ze kunnen worden beschouwd als een niet-thermische populatie van dragers. In een thermisch evenwicht volgt de verdeling van elektronenenergieën een Fermi-Dirac-verdeling, en de gemiddelde elektronenenergie wordt gegeven door de Fermi-energie. Wanneer er echter hete elektronen worden gegenereerd, kan hun energieverdeling aanzienlijk afwijken van de Fermi-Dirac-verdeling, en kunnen ze een gemiddelde energie hebben die veel hoger is dan de Fermi-energie.

Er zijn twee belangrijke mechanismen die kunnen leiden tot het genereren van hete elektronen in metalen nanostructuren:

* Optische excitatie: Wanneer een metalen nanostructuur met licht wordt belicht, kunnen de fotonen worden geabsorbeerd door de elektronen in het metaal, en dit kan ze tot hogere energieniveaus prikkelen.

* Elektrische injectie: Hete elektronen kunnen ook worden gegenereerd door een spanning aan te leggen op een metalen nanostructuur. Dit kan ertoe leiden dat elektronen van de ene elektrode naar de andere tunnelen, en dit kan hen voldoende energie geven om hete elektronen te worden.

Zodra hete elektronen zijn gegenereerd, kunnen ze interageren met het rooster van de metalen nanostructuur, en dit kan leiden tot de overdracht van energie van de hete elektronen naar het rooster. Dit proces staat bekend als elektron-fononkoppeling en kan leiden tot verhitting van de metalen nanostructuur.

Het verwarmen van metalen nanostructuren door hete elektronen kan een aantal belangrijke gevolgen hebben. Het kan bijvoorbeeld leiden tot veranderingen in de optische eigenschappen van de metalen nanostructuur, en het kan ook de elektrische geleidbaarheid en thermische geleidbaarheid van de metalen nanostructuur beïnvloeden.

De studie van hete elektronen in metallische nanostructuren is een complex en uitdagend vakgebied, maar het is ook een zeer belangrijk vakgebied, omdat hete elektronen een belangrijke rol kunnen spelen in een verscheidenheid aan fysische processen. Door het gedrag van hete elektronen te begrijpen, kunnen we metalen nanostructuren ontwerpen die de gewenste eigenschappen hebben voor een verscheidenheid aan toepassingen.