Fémeket fénnyel megvilágítva nagy energiájú elektronok jöhetnek létre, ezeket nevezzük forró elektronoknak. A forró elektronokat ugyanakkor nagyon nehéz kísérletileg vizsgálni, hiszen az ilyen elektronok a fénynyaláb beérkezése után is a fémben maradnak. A jövőbeli alkalmazásokhoz azonban fontos tudni, hogy mekkora többletenergiájuk van és azt is, hogy hol helyezkednek el az anyagon belül. A szegedi ELI-ALPS Lézerközpont, a Wigner Fizikai Kutatóközpont, a Szegedi Tudományegyetem és az Energiatudományi Kutatóközpont munkatársai – aranyréteget használva kísérletükhöz - ezekre a kérdésekre adnak választ a Nature Communications című folyóiratban most megjelent cikkükben.
– A forró elektronok energiaeloszlásuk alapján a környező arany atomokhoz képest pár száz foknak megfelelő többletenergiával jellemezhetők. Többletenergiájuk folyamatosan csökken, a másodperc billiomod részénél is rövidebb idő alatt elvesztik azt – említett egy eredményt a cikk egyik szerzője Budai Judit, a szegedi ELI-ALPS tudományos főmunkatársa.
A kutatók egy radikálisan új és minden korábbinál érzékenyebb megközelítést fejlesztettek ki a forró elektronok vizsgálatára. Kísérleteikben egy vékony, nanométeres aranyréteg esetén vizsgálták a mintára bocsátott fény visszaverődési tulajdonságait, miközben lézerfénnyel forró elektronokat hoztak létre.
A visszaverődési tulajdonságokban bekövetkező változásokat elemezve azt találták, hogy összhangban az elméleti várakozással, ezek az elektronok a felülethez közel, annak mindössze körülbelül négy nanométeres mélységében jelennek meg. Felvetődhet a kérdés, hogy a lézer csak az elektronokat forrósítja fel, vagy a protonok és neutronok is belemelegednek a folyamatba? A szegedi kutató szerint a folyamat során a forró elektronok a környezethez képesti többlet energiájukat folyamatosan átadják a környező atomoknak. A mérés jelentősége, hogy a rendszer állapotát abban az átmeneti állapotban tudták megvizsgálni, amikor a felesleges energia egy része még nem adódott át a környező atomoknak.
