高能量的「熱」電子或能讓太陽能板更有效地獲取光能。然而，科學家們無法對這些電子的能量進行測量，這限制了熱電子技術的進一步應用。
《科學》雜誌報導，美國普渡大學和密西根大學的研究人員新近開發的一種方法，以掃描隧道顯微鏡集成雷射、光學元件，有望解決熱電子能量分布的測定問題。
項目負責人、普渡大學教授Vladimir Vlad Shalaev說：「雖然關於熱電子的理論模型很多，但我們還缺乏能直接測定熱電子能量的方法。」
論文作者、普渡大學電子與計算機工程學院博士生Harsha Reddy補充說：「通過測定能量分布，我們就能量化一定能量下的可用電子數目。對於擴展熱電子的應用是一個關鍵信息。」
一定頻率的光照射到金/銀等金屬的特定納米結構上時，會激發「表面等離子體」。這些等離子體最終會將部分能量轉移給電子，使電子發熱。
熱電子的溫度可高達2000華氏度左右，正是它們的高能量使其成為能源技術中的寵兒——對太陽能電池板而言，與傳統方法相比，熱電子能量可更有效地轉換為電能。此外，熱電子還能加速化學反應，提高能源技術效率（如汽車的氫燃料電池）。
Reddy說：「在一個典型的化學反應中，反應物需要足夠的能量跨越閾值才能完成反應。高能熱電子可以轉移部分能量給反應物，推動它們突破閾值，使化學反應的速率更快。」
Reddy與密西根大學博士後研究員Kun Wang等合作，先用18個月開發了實驗裝置，然後又花了12個月時間完成了熱電子能量測量實驗。在實驗系統中，研究人員能夠檢測激發/不激發等離子體激元時產生的電荷電流差異。這種電流差異包含了決定金屬納米結構熱電子能量分布的關鍵信息。
研究人員認為，這種方法可以用於能源相關應用的強化。陸軍研究辦公室項目經理Chakrapani Varanasi說：「Reddy等闡述了一種測量電荷載流子能量的獨特方法。這一成果有望在未來應用於能源轉換、光催化和光電探測等領域。」
