原標題:美科學家揭秘高能效「熱」電子
參考消息網6月7日報導英國科學新聞網站稱，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。美國珀杜大學和密西根大學的研究人員發明了一種分析這些能量的方法。
珀杜大學電子與計算機工程學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，但關於它們長什麼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珀杜大學團隊。
在6月4日出版的美國《科學》周刊上發表的一篇論文中，研究人員演示了利用掃描隧道顯微鏡結合雷射和其他光學元件的技術揭示熱電子能量分布的一種方法。
珀杜大學電子與計算機工程學院博士生、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量。」
熱電子的產生途徑通常是用特定頻率的光照在納米結構的金或銀等金屬上面，激發所謂「表面等離子體」。據信，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有用的是其高能，不是材料溫度。在太陽能電池板中，與傳統方法相比，熱電子的能量可以更有效地轉化為電能。
熱電子還可以加速化學反應，從而提高汽車中氫燃料電池等能源技術的效率。
雷迪說：「在典型的化學反應中，反應物需要有足夠的能量越過一個閾值才能完成反應。如果有這些高能電子，有些電子就會失掉能量給反應物，推動它們越過那個閾值，從而使化學反應加快。」
與雷迪合作的是密西根大學埃德加·邁霍費爾教授和普拉莫德·雷迪教授課題組的博士後王坤（音）。他們一起花了超過18個月的時間開發實驗裝置，又花了一年時間測量熱電子的能量。
報導稱，研究人員建立了一個系統，藉此研究電荷電流在激發和不激發等離子體的條件下的差別。根據電流的這種差別所包含的關鍵信息，就能確定金屬納米結構中熱電子的能量分布。
把雷射照射到有小凸起的黃金薄膜上，就會在這個系統中激發等離子體，從而產生熱電子。研究人員把熱電子導入掃描隧道顯微鏡頂端的金電極，並對其能量進行測量。
這種方法可用於促進與能源有關的各種應用。
美國陸軍研究處項目經理查克拉帕尼·瓦拉納西對這項研究給予了支持。他說：「這項多學科基礎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未來應用方面起到重要作用，比如能源轉化、光催化和光電探測器等，國防部對這些都很感興趣。」