Opis projektu
Badanie rzuca więcej światła na generowanie gorących nośników w materiałach plazmonicznych
Pomimo swoich niewielkich rozmiarów nanocząsteczki metalu niezwykle wydajnie pochłaniają i rozpraszają światło. Wynika to głównie ze zlokalizowanych rezonansów plazmonów powierzchniowych, zjawiska generowanego podczas uwięzienia fali świetlnej w nanocząstkach metalu. Te zbiorowe mody plazmonowe nie trwają długo. Podczas ich rozpadu dochodzi do generacji wysokoenergetycznych elektronów i dziur. Zbadanie tych tak zwanych gorących nośników będzie miało znaczenie dla zastosowań w fotowoltaice, fotokatalizie oraz fotodetekcji. Naukowcy prowadzący badania w ramach finansowanego ze środków UE projektu RealNanoPlasmon, który uzyskał wsparcie z działań „Maria Skłodowska-Curie”, opracowali bazujące na pierwszych zasadach metody wytwarzania plazmonicznych gorących nośników z rozdzielczością atomową. Metody te powinny rzucić więcej światła na zjawiska w skali atomowej, do tej pory w dużej mierze niebadane w przybliżonych podejściach opartych na modelach.
Cel
Metal nanoparticles absorb and scatter light much more than their physical size would suggest. This is caused by localized surface plasmon resonances formed upon light illumination in the nanoparticle. The plasmon resonances are characterized by collective oscillations of free electrons in the particle, but soon after its formation, typically on a femtosecond timescale, the collective plasmon mode decays via emission or via non-radiative creation of electron-hole pairs. As a result of the latter decay mechanism, high-energy electrons and holes, so-called hot carriers, are left behind. When these plasmon-induced hot carriers escape from the nanoparticle to the environment, or are induced there directly, they can be utilized for multitude of applications, such as photovoltaics, photocatalysis, or photodetection.
Similarly to the plasmon resonance, the distribution of plasmon-generated hot carriers is highly dependent on the size, shape, and composition of the nanoparticle. In recent years, atomic-scale effects on plasmon resonances have become increasingly scrutinized theoretically and computationally along with sophisticated experimental techniques. Despite this development, for plasmonic hot-carrier generation the bulk of the present understanding is based on model systems or approximative methods neglecting the underlying atomic structure. The aim of this project is to develop first-principles methods for addressing plasmonic hot-carrier generation by fully accounting for the atomic structure and elemental distribution, and shed light on atomic-scale effects on hot-carrier generation by virtue of the developed methods.
Dziedzina nauki
Słowa kluczowe
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)Koordynator
412 96 GOTEBORG
Szwecja