这种长度仅十亿分之一米 (10-9 m) 的纳米材料由美国能源部辖下阿贡国家实验室 (Argonne National Laboratory) 团队开发, 可以从光子中利用所有能量.
通常, 在较大的粒子中很少看到活力十足 (动能极高) , 能量接近光子的热电子 (hot electron) , 所以科学家必须透过更小的粒子帮助, 于是研究人员首先对负责吸收光的金属与纳米材料结构进行了调整, 这是增加高能电子数量的第一步骤.
为了找出哪些混合纳米材料可以产生最多热电子, 研究人员尝试过很多种组合, 最后他们宣布获胜者: 以氧化铝隔离片分隔的银纳米方块和金属薄膜, 两者耦合能进一步增强光的能量, 其中一个关键在于这种纳米结构比起其他结构, 可从更广的光谱范围中 (近红外光, 可见光到紫外光) 产生热电子.
团队以瞬态吸收光谱仪测量热电子浓度的变化率, 判定热电子在何时, 以何种方式失去能量, 这样可以帮研究人员找到一个减少能量损失的线索, 或建立趁热电子未遗失能量前赶紧提取的方法.
此外, 纳米结构包含不同能带, 会影响热电子在带内行进的衰变速率, 也因此不同种类的电子最后会有寿命也不一, 这取决于它们在材料中的行进方向. 论文合著者之一 Matthew Sykes 解释说, 你可以想像有些电子是行驶在高速公路上的车辆, 如果交通不壅塞, 很少遇到其他车, 那么电子可以在更长时间内保持更高的速率; 相反的, 如果有些电子不幸遇到交通繁忙的上下班车潮, 它们不得不放慢速度, 而这将影响热电子被激活后可以存活的时间.