這種長度僅十億分之一米 (10-9 m) 的納米材料由美國能源部轄下阿貢國家實驗室 (Argonne National Laboratory) 團隊開發, 可以從光子中利用所有能量.
通常, 在較大的粒子中很少看到活力十足 (動能極高) , 能量接近光子的熱電子 (hot electron) , 所以科學家必須透過更小的粒子幫助, 於是研究人員首先對負責吸收光的金屬與納米材料結構進行了調整, 這是增加高能電子數量的第一步驟.
為了找出哪些混合納米材料可以產生最多熱電子, 研究人員嘗試過很多種組合, 最後他們宣布獲勝者: 以氧化鋁隔離片分隔的銀納米方塊和金屬薄膜, 兩者耦合能進一步增強光的能量, 其中一個關鍵在於這種納米結構比起其他結構, 可從更廣的光譜範圍中 (近紅外光, 可見光到紫外光) 產生熱電子.
團隊以瞬態吸收光譜儀測量熱電子濃度的變化率, 判定熱電子在何時, 以何種方式失去能量, 這樣可以幫研究人員找到一個減少能量損失的線索, 或建立趁熱電子未遺失能量前趕緊提取的方法.
此外, 納米結構包含不同能帶, 會影響熱電子在帶內行進的衰變速率, 也因此不同種類的電子最後會有壽命也不一, 這取決於它們在材料中的行進方向. 論文合著者之一 Matthew Sykes 解釋說, 你可以想像有些電子是行駛在高速公路上的車輛, 如果交通不壅塞, 很少遇到其他車, 那麼電子可以在更長時間內保持更高的速率; 相反的, 如果有些電子不幸遇到交通繁忙的上下班車潮, 它們不得不放慢速度, 而這將影響熱電子被激活後可以存活的時間.