Negli ultimi anni c’è stato un crescente interesse per lo studio degli elettroni caldi nelle nanostrutture metalliche. Gli elettroni caldi sono elettroni che sono stati eccitati a energie ben al di sopra del livello di Fermi e possono svolgere un ruolo importante in una varietà di processi fisici, come la plasmonica, la fotocatalisi e la termoelettricità.

Una delle domande chiave sugli elettroni caldi è se possano essere considerati una popolazione di portatori non termici. In un equilibrio termico, la distribuzione delle energie degli elettroni segue una distribuzione di Fermi-Dirac e l'energia media degli elettroni è data dall'energia di Fermi. Tuttavia, quando vengono generati elettroni caldi, la loro distribuzione di energia può deviare in modo significativo dalla distribuzione di Fermi-Dirac e possono avere un'energia media molto più elevata dell'energia di Fermi.

Esistono due meccanismi principali che possono portare alla generazione di elettroni caldi nelle nanostrutture metalliche:

* Eccitazione ottica: Quando una nanostruttura metallica viene illuminata dalla luce, i fotoni possono essere assorbiti dagli elettroni nel metallo e questo può eccitarli a livelli energetici più elevati.

* Iniezione elettrica: Gli elettroni caldi possono anche essere generati applicando una tensione a una nanostruttura metallica. Ciò può causare il tunneling degli elettroni da un elettrodo all'altro e questo può fornire loro energia sufficiente per diventare elettroni caldi.

Una volta generati, gli elettroni caldi possono interagire con il reticolo della nanostruttura metallica e ciò può portare al trasferimento di energia dagli elettroni caldi al reticolo. Questo processo è noto come accoppiamento elettrone-fonone e può portare al riscaldamento della nanostruttura metallica.

Il riscaldamento delle nanostrutture metalliche da parte degli elettroni caldi può avere una serie di conseguenze importanti. Ad esempio, può portare a cambiamenti nelle proprietà ottiche della nanostruttura metallica e può anche influenzare la conduttività elettrica e la conduttività termica della nanostruttura metallica.

Lo studio degli elettroni caldi nelle nanostrutture metalliche è un campo complesso e impegnativo, ma è anche un campo molto importante, poiché gli elettroni caldi possono svolgere un ruolo importante in una varietà di processi fisici. Comprendendo il comportamento degli elettroni caldi, possiamo progettare nanostrutture metalliche che abbiano le proprietà desiderate per una varietà di applicazioni.