金属が光にさらされると、光子を吸収し、その表面から電子が放出されます。光電効果として知られているこの現象は、1887年にハインリッヒ・ヘルツによって最初に観察されましたが、アルバート・アインシュタインの1905年の論文が満足のいく説明が提供されたのは、
アインシュタインは、光が量子またはエネルギーのパケットで構成されていることを提案しました。これは現在、光子と呼ばれています。光子が金属表面に衝突すると、金属の電子にエネルギーを伝達し、金属の表面から電子を緩めます。放出された電子のエネルギーは、入射光子のエネルギーに依存します。
長年、金属表面から放出された電子の数と金属によって吸収された光子の数との間には矛盾がありました。 この矛盾は「失われた電子」問題として知られており、光放出の理論に対する大きな課題でした。
Journal *Physical Review Letters *に掲載された最近の研究では、カリフォルニア大学バークレー校の研究者が最終的に欠落している電子の謎を解決しました。研究者は、実験技術と理論計算の組み合わせを使用して、欠落している電子が「表面バリア」として知られる金属表面の領域に閉じ込められていることを示しました。
表面障壁は、電子が枯渇した金属表面の領域であり、電子の放射に対する障壁として機能します。 表面バリアに閉じ込められた電子は、バリアを克服するのに十分なエネルギーがある場合にのみ放出できます。
研究者は、欠落している電子の数は表面障壁の厚さに依存することを発見しました。薄い表面障壁の場合、電子が欠落しているのは比較的少ないですが、厚い表面障壁の場合、多くの電子がありません。
欠落している電子の謎の解決策は、光放出の理解における重要なブレークスルーです。この研究の結果は、太陽電池や光検出器などの光電子デバイスの設計を改善するのに役立ちます。
