Combien de temps vivent les électrons ?

2003/12/01 Andonegi Beristain, Garazi - Elhuyar Zientziaren Komunikazioa Iturria: Elhuyar aldizkaria

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L'or, l'argent et le cuivre sont des métaux précieux. Mais combien de temps les électrons vivent dans ces métaux ?

C'est l'une des questions posées par le Département de physique de la matière condensée de Leioa. En fait, ils cherchent des modèles et des formules théoriques pour décrire les caractéristiques et le comportement des métaux nobles. Ces calculs théoriques ont une grande importance car, en fonction des résultats, les nouvelles applications seront sélectionnées pour ces matériaux.

Structure périodique des métaux

En or, argent et en général tous les métaux, les atomes forment un réseau périodique. Autour de ce réseau périodique se trouve le nuage d'électrons, qui est également dynamique. Les électrons se déplacent et interagissent dans ce nuage.

À Leioa, ils étudient des formules théoriques pour décrire la structure électronique de l'or, de l'argent et du cuivre, entre autres. (Photo: www.nsrw.com).

Jusqu'à présent, lorsque les caractéristiques des métaux ont été calculées théoriquement, le réseau périodique des atomes a été assimilé à une surface homogène. Bien que cette approximation théorique expliquait le comportement électronique de divers matériaux, dans d'autres matériaux il y avait de grandes différences entre la théorie et les résultats obtenus expérimentalement.

C'est pourquoi ces dernières années ont été inventées de nouvelles formules théoriques basées sur des modèles plus réels. Dans ces modèles réalistes on accepte la structure réelle des atomes pour réaliser les calculs, c'est-à-dire que le réseau périodique n'est pas égal à une surface homogène, et on tient compte des interactions entre les électrons (par exemple, le trou de corrélation et d'échange). Tout cela, même si le calcul est difficile, nous conduit à des résultats plus proches de la réalité.

Durée de vie des électrons excités

Dans ces calculs théoriques, on analyse le temps de vie des électrons excités. Les électrons excités sont des électrons qui ont reçu de l'énergie. En raison de cette énergie, ils laissent leur niveau énergétique de base stable et sautent à un autre niveau énergétique supérieur. Ces électrons ont donc tendance à revenir au niveau stable de base, pour ce qu'ils doivent perdre l'énergie qu'ils ont reçue. Ils perdent de l'énergie en cédant à un autre ou à d'autres électrons.

Le temps qu'un électron excité prend pour revenir à son niveau de base (celui de l'ordre des femtosecondes 1 fs = 10-15 s) est représentatif de la structure électronique du matériau.

Si l'électron prend beaucoup de temps à retourner au niveau de base de l'énergie, cela indique que les autres électrons dans la structure du métal sont énergétiquement éloignés. Dans ces cas, l'électron excité est compliqué par le transfert de l'énergie excédentaire à un autre électron, ce qui le conduit à rester plus longtemps excité. Cela indique que dans la structure du métal la plupart des électrons se trouvent à un faible niveau d'énergie stable, ce qui indique que le niveau énergétique de base des électrons est faible.

En revanche, si la durée de vie est courte, cela signifie que le niveau d'énergie des électrons est élevé et qu'ils seront donc facilement interchangeables.

Ainsi, en fonction de la durée de vie, il est possible de connaître le niveau d'énergie des électrons dans la structure du métal. Par conséquent, le calcul du temps de vie des électrons est une étape pour connaître la structure électronique et le comportement des matériaux.

• Titre du projetRéponse quadratique et effets des N corps en solides.
• Objectifs Analyse des temps de vie des électrons excités dans les solides et description des interactions entre les particules chargées et les surfaces.
• Directeur Pitarke.
• Groupe de travail A. Bergara, A. Garcia-Lekue, M. Garcia-Vergniory, I. G. Gurtubay, T. Del Río.
• Département Département Département de physique de la matière condensée.
• • Faculté de Science et Technologie
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