Quant temps viuen els electrons?
L'or, la plata i el coure són metalls preciosos. Però quant temps viuen els electrons en aquests metalls?
Aquesta és una de les preguntes que realitza el Departament de Física de la Matèria Condensada de Leioa. De fet, busquen models i fórmules teòriques per a descriure les característiques i el comportament dels metalls nobles. Aquests càlculs teòrics tenen gran importància ja que en funció dels resultats se seleccionaran les noves aplicacions per a aquests materials.
Estructura periòdica de metalls
En or, plata i, en general, tots els metalls, els àtoms formen una xarxa periòdica. Al voltant d'aquesta xarxa periòdica es troba el núvol d'electrons, que a més és dinàmica. Els electrons es mouen i interaccionen dins d'aquest núvol.
En Leioa estudien fórmules teòriques per a descriure l'estructura electrònica de l'or, la plata i el coure, entre altres. (Foto: www.nsrw.com).
Fins ara, quan s'han calculat teòricament les característiques dels metalls, la xarxa periòdica dels àtoms s'ha assimilat a una superfície homogènia. Si bé aquesta aproximació teòrica explicava el comportament electrònic de diversos materials, en altres materials solia haver-hi grans diferències entre la teoria i els resultats obtinguts experimentalment.
Per això, en els últims anys s'han inventat noves fórmules teòriques basades en models més reals. En aquests models realistes s'accepta l'estructura real dels àtoms per a realitzar els càlculs, és a dir, la xarxa periòdica no s'iguala amb una superfície homogènia, i es tenen en compte les interaccions entre els electrons (per exemple, el forat de correlació i intercanvi). Tot això, encara que dificulta molt el càlcul, ens porta a resultats més pròxims a la realitat.
Temps de vida dels electrons excitats
En aquests càlculs teòrics s'analitza el temps de vida dels electrons excitats. Els electrons excitats són electrons que han rebut energia. A causa d'aquesta energia, deixen el seu nivell energètic bàsic estable i salten a un altre nivell energètic superior. Aquests electrons tendeixen, per tant, a retornar al nivell estable bàsic, per al que han de perdre l'energia que han rebut. Perden energia cedint a un altre o altres electrons.
El temps que triga un electró excitat a tornar al seu nivell bàsic (el de l'ordre dels femtosegundos 1 fs = 10-15 s) és representatiu de l'estructura electrònica del material.
Si l'electró triga molt a retornar-se al nivell bàsic d'energia, això indica que la resta d'electrons en l'estructura del metall estan energèticament allunyats. En aquests casos, a l'electró excitat se li dificulta la transferència de l'energia sobrant a un altre electró, la qual cosa li porta a romandre més temps excitat. Això indica que en l'estructura del metall la majoria dels electrons es troben en un nivell d'energia estable baix, la qual cosa indica que el nivell energètic bàsic dels electrons és baix.
Per contra, si el temps de vida és curt, significa que el nivell bàsic d'energia dels electrons és alt i, per tant, seran fàcilment intercanviables.
Per tant, en funció del temps de vida, és possible conèixer el nivell d'energia dels electrons en l'estructura del metall. Per tant, el càlcul del temps de vida dels electrons és un pas per a conèixer l'estructura electrònica i el comportament dels materials.
- Títol del proyectoRespuesta
quadràtica i efectes dels N cossos en sòlids. - Objectives Anàlisis de els
temps de vida dels electrons excitats en els sòlids i descripció de les interaccions entre partícules carregades i superfícies. - Director/a
Pitarke. - Grup de treball
A. Bergara, A. Garcia-Lekue, M. Garcia-Vergniory, I. G. Gurtubay, T. Del Riu. - Departament Departament Departament
de Física de la Matèria Condensada. - • Facultat
de Ciència i Tecnologia - •
Zu idazle
Zientzia aldizkaria
