Canto tempo viven os electróns?

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

• Unibertsitateak
• Fisika
• Materialak

O ouro, a prata e o cobre son metais preciosos. Pero canto tempo viven os electróns nestes metais?

Esta é una das preguntas que realiza o Departamento de Física da Materia Condensada de Leioa. De feito, buscan modelos e fórmulas teóricas paira describir as características e o comportamento dos metais nobres. Estes cálculos teóricos teñen gran importancia xa que en función dos resultados seleccionaranse as novas aplicacións paira estes materiais.

Estrutura periódica de metais

En ouro, prata e, en xeral, todos os metais, os átomos forman una rede periódica. Ao redor desta rede periódica atópase a nube de electróns, que ademais é dinámica. Os electróns móvense e interaccionan dentro desta nube.

En Leioa estudan fórmulas teóricas paira describir a estrutura electrónica do ouro, a prata e o cobre, entre outras. (Foto: www.nsrw.com).

Até agora, cando se calcularon teoricamente as características dos metais, a rede periódica dos átomos asimilouse a unha superficie homoxénea. Aínda que esta aproximación teórica explicaba o comportamento electrónico de varios materiais, noutros materiais adoitaba haber grandes diferenzas entre a teoría e os resultados obtidos experimentalmente.

Por iso, nos últimos anos inventáronse novas fórmulas teóricas baseadas en modelos máis reais. Nestes modelos realistas acéptase a estrutura real dos átomos paira realizar os cálculos, é dicir, a rede periódica non se iguala cunha superficie homoxénea, e téñense en conta as interaccións entre os electróns (por exemplo, o buraco de correlación e intercambio). Todo iso, aínda que dificulta moito o cálculo, lévanos a resultados máis próximos á realidade.

Tempo de vida dos electróns excitados

Nestes cálculos teóricos analízase o tempo de vida dos electróns excitados. Os electróns excitados son electróns que recibiron enerxía. Debido a esta enerxía, deixan o seu nivel enerxético básico estable e saltan a outro nivel enerxético superior. Estes electróns tenden, por tanto, a retornar ao nivel estable básico, paira o que deben perder a enerxía que recibiron. Perden enerxía cedendo a outro ou outros electróns.

O tempo que tarda un electrón excitado en volver ao seu nivel básico (o da orde dos femtosegundos 1 fs = 10-15 s) é representativo da estrutura electrónica do material.

Se o electrón tarda moito en retornarse ao nivel básico de enerxía, isto indica que o resto de electróns na estrutura do metal están energéticamente afastados. Nestes casos, ao electrón excitado dificúltaselle a transferencia da enerxía sobrante a outro electrón, o que lle leva a permanecer máis tempo excitado. Isto indica que na estrutura do metal a maioría dos electróns atópanse nun nivel de enerxía estable baixo, o que indica que o nivel enerxético básico dos electróns é baixo.

Pola contra, se o tempo de vida é curto, significa que o nivel básico de enerxía dos electróns é alto e, por tanto, serán facilmente intercambiables.

Por tanto, en función do tempo de vida, é posible coñecer o nivel de enerxía dos electróns na estrutura do metal. Por tanto, o cálculo do tempo de vida dos electróns é un paso paira coñecer a estrutura electrónica e o comportamento dos materiais.

• Título do proyectoRespuesta cuadrática e efectos dos N corpos en sólidos.
• Obxectivas Análises dos tempos de vida dos electróns excitados nos sólidos e descrición das interaccións entre partículas cargadas e superficies.
• Director/a Pitarke.
• Grupo de traballo A. Bergara, A. Garcia-Lekue, M. Garcia-Vergniory, I. G. Gurtubay, T. Do Río.
• Departamento Departamento Departamento de Física da Materia Condensada.
• • Facultade de Ciencia e Tecnoloxía
• •