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Plasmon-Induced Hot Electrons in Nanostructured Materials: Generation, Collection, and Application to Photochemistry
Chemical Reviews ( IF 51.4 ) Pub Date : 2024-06-03 , DOI: 10.1021/acs.chemrev.4c00165 Li Zhou 1, 2 , Qijia Huang 3 , Younan Xia 1, 3
Chemical Reviews ( IF 51.4 ) Pub Date : 2024-06-03 , DOI: 10.1021/acs.chemrev.4c00165 Li Zhou 1, 2 , Qijia Huang 3 , Younan Xia 1, 3
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Plasmon refers to the coherent oscillation of all conduction-band electrons in a nanostructure made of a metal or a heavily doped semiconductor. Upon excitation, the plasmon can decay through different channels, including nonradiative Landau damping for the generation of plasmon-induced energetic carriers, the so-called hot electrons and holes. The energetic carriers can be collected by transferring to a functional material situated next to the plasmonic component in a hybrid configuration to facilitate a range of photochemical processes for energy or chemical conversion. This article centers on the recent advancement in generating and utilizing plasmon-induced hot electrons in a rich variety of hybrid nanostructures. After a brief introduction to the fundamentals of hot-electron generation and decay in plasmonic nanocrystals, we extensively discuss how to collect the hot electrons with various types of functional materials. With a focus on plasmonic nanocrystals made of metals, we also briefly examine those based upon heavily doped semiconductors. Finally, we illustrate how site-selected growth can be leveraged for the rational fabrication of different types of hybrid nanostructures, with an emphasis on the parameters that can be experimentally controlled to tailor the properties for various applications.
中文翻译:
纳米结构材料中等离激元诱导的热电子:产生、收集及其在光化学中的应用
等离子体激元是指由金属或重掺杂半导体制成的纳米结构中所有导带电子的相干振荡。激发后,等离激元可以通过不同的通道衰变,包括用于产生等离激元诱导的高能载流子(即所谓的热电子和空穴)的非辐射朗道阻尼。高能载流子可以通过转移到位于混合结构中等离子组件旁边的功能材料来收集,以促进一系列用于能量或化学转化的光化学过程。本文重点介绍了在各种混合纳米结构中产生和利用等离激元诱导热电子的最新进展。在简要介绍了等离子体纳米晶体中热电子产生和衰变的基本原理后,我们广泛讨论了如何用各种类型的功能材料收集热电子。我们重点关注由金属制成的等离子体纳米晶体,我们还简要研究了基于重掺杂半导体的等离子体纳米晶体。最后,我们说明了如何利用选点生长来合理制造不同类型的混合纳米结构,重点是可以通过实验控制的参数,以适应各种应用的特性。
更新日期:2024-06-03
中文翻译:
纳米结构材料中等离激元诱导的热电子:产生、收集及其在光化学中的应用
等离子体激元是指由金属或重掺杂半导体制成的纳米结构中所有导带电子的相干振荡。激发后,等离激元可以通过不同的通道衰变,包括用于产生等离激元诱导的高能载流子(即所谓的热电子和空穴)的非辐射朗道阻尼。高能载流子可以通过转移到位于混合结构中等离子组件旁边的功能材料来收集,以促进一系列用于能量或化学转化的光化学过程。本文重点介绍了在各种混合纳米结构中产生和利用等离激元诱导热电子的最新进展。在简要介绍了等离子体纳米晶体中热电子产生和衰变的基本原理后,我们广泛讨论了如何用各种类型的功能材料收集热电子。我们重点关注由金属制成的等离子体纳米晶体,我们还简要研究了基于重掺杂半导体的等离子体纳米晶体。最后,我们说明了如何利用选点生长来合理制造不同类型的混合纳米结构,重点是可以通过实验控制的参数,以适应各种应用的特性。