Учеными-энергетиками разгадана тайна свечения золота

Ученые из EPFL разработали первую подробную модель, которая объясняет квантово-механические явления, вызывающие фотолюминесценцию в тонких золотых пленках. Этот научный прорыв может значительно ускорить разработку новейших солнечных технологий и батарей.

Фото: responsiblemines.org by Alliance for Responsible Mining is licensed under Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 International

Фотолюминесценция — это процесс, при котором вещество испускает фотоны под воздействием света. Она уже давно наблюдается в полупроводниках, например, в кремнии, и позволяет исследователям собирать важные данные о свойствах этих материалов, что способствует изучению электронных процессов в солнечных батареях.

К концу 1960-х годов стало известно, что все металлы в той или иной мере способны к люминесценции, однако до последнего времени ученые не имели четкого понимания этого процесса. Современные технологии, включая наномасштабные приложения, позволили возобновить дискуссии о причинах светового излучения металлов.

Исследователи из EPFL осуществили эксперимент, нацелив лазерные лучи на сверхтонкие золотые пленки. Анализируя полученное тусклое свечение, они были поражены результатами и привлекли к сотрудничеству теоретиков из различных университетов для создания полноценной квантово-механической модели этого явления.

Было установлено, что фотолюминесценция в тонких золотых пленках происходит из-за уникального взаимодействия электронов и дырок под воздействием света.

Это открытие послужило основой для разработки первой количественной модели фотолюминесценции для золота, которая впоследствии может быть адаптирована и к другим металлам.

Выявленные квантово-механические эффекты в пленках толщиной до 40 нанометров стали неожиданностью, поскольку обычно подобные явления присущи более тонким материалам.

Эти данные могут быть использованы для измерения температуры поверхности материалов и для изучения химических реакций, что особенно важно для солнечных батарей.