Naši kolege Dino Novko, Vito Despoja i Branko Gumhalter, u suradnji sa znanstvenicima sa Sveučilišta u Pittsburghu i Georg-August Sveučilišta u Göttingenu,  objavili su članak u časopisu Physical Review B, u kojem teorijski istražuju jedinstvenu nelinearnu fotoemisiju s površina srebra induciranu plazmonskim poljem. Urednik časopisa uvrstio je članak među istaknute, tzv. Editors’ Suggestion, tekstove.

Plasmonically assisted channels of photoemission from metals

Dino Novko, Vito Despoja, Marcel Reutzel, Andi Li, Hrvoje Petek, and Branko Gumhalter, Physical Review B 103, 205401 (2021).

DOI: 10.1103/PhysRevB.103.205401

Fotoemisijska spektroskopija eksperimentalna je metoda koja se temelji na fotoelektričnom efektu. Njegov prvi kvantno-mehanički jednoelektronski opis dao je Einstein: apsorpcija fotona (kvant primijenjenog zračenja) elektronom pobuđuje ga s početne razine na višu razinu s energijom većom za energiju fotona. Ovaj linearni odnos (skaliranje) između energija apsorbiranih fotona i fotoemitiranih elektrona korišten je za tumačenje nebrojenih istraživanja elektroničke strukture materije.

U mnogočestičnim sustavima poput metala jake su interakcije elektrona s kvantiziranim oscilacijama elektronske gustoće (slabo disperzivni plazmoni). Ovdje primarna fotoekscitacija elektrona može biti popraćena sekundarnim procesima koji uključuju plazmone, tako da konačni fotoelektronski spektar može obuhvaćati neelastične doprinose koji ne poštuju Einsteinovo skaliranje u fotoelektronskim spektrima. U našim nedavnim studijama dvofotonske fotoemisije s površine srebra otkrili smo da se energije određenih spektralnih linija ne skaliraju s primijenjenom energijom fotona, već ostaju prikovane na višestrukim plazmonskim energijama iznad Fermijeve razine. Ovaj učinak monokromatizirane emisije elektrona u pretvorbi optičke energije vrlo je netrivijalan i ovdje ga tumačimo u smislu plazmonski potpomognutih kanala fotoemisije. Prikazana teorija temelji se na scenariju u kojem stvarni plazmoni pobuđeni u sekundarnim procesima djeluju kao pobudno polje za emitiranje elektrona s Fermijeve razine na višestrukim plazmonskim energijama. Rezultati naših proračuna koji kombiniraju ovaj scenarij i elektronsku strukturu srebra u skladu su s eksperimentima. Ovo uvodi novu paradigmu “ne-Einsteinovih” plazmonski potpomognutih kanala fotoemisije za tumačenje posebnosti u linearnim i nelinearnim spektrima fotoemisije srebra.

Budući da su naša mjerenja i popratne teorijske interpretacije plazmonske fotoemisije ograničene na srebro, postavlja se pitanje je li ovo specifičnost istraženog sustava ili općenitiji fenomen. To daje poticaj za buduća istraživanja.