Theo định nghĩa, các electron 'nóng' khi chúng có năng lượng lớn hơn năng lượng kích thích nhiệt ở nhiệt độ phòng. Sự kích thích của các electron trong chất rắn luôn gắn liền với sự hình thành các lỗ trống. Do đó, các điện tử nóng ngụ ý sự
hiện diện của các 'lỗ trống nóng' với năng lượng thấp hơn ở nhiệt độ phòng [28].
Do động năng dư thừa của chúng, các electron nóng có thể chuyển vào các mức không bị trống của các phân tử nhận hoặc vật liệu tiếp xúc với bề mặt Au NP. Trên thực tế, enthanpy hoạt hóa của các phản ứng truyền điện tử được xúc tác bởi Au NPs bị giảm đáng kểdưới sự kích thích của ánh sáng khả kiến.
Hình 1. 8: Hình ảnh phác họa sự tạo ra hạt tải nóng trong quá trình kích thích
SPR và bơm điện tích vào vật liệu acceptor TiO2, khi mức năng lượng của acceptor gần với mức Fermi của Au NP (ΔEbarrier → 0)
Tương tự, sự chuyển điện tử từ các obitan hấp phụ bị chiếm sang các lỗ
trống nóng (tức là trạng thái không có trống nhất thời dưới năng lượng Fermi trong kim loại) đã được chứng minh. Hình dạng của các hạt nano có thể được thiết kế để
kiểm soát việc chuyển các hạt tải nóng sang các vật liệu lân cận, một quá trình xảy
ra ưu tiên từ các điểm nóng tại các vùng tiếp giáp, gai, điểm hoặc cạnh hạt [29].
Kích thước và lớp phủ bề mặt của Au NP là các thông số quan trọng đối với hiệu quả của quá trình [30]. Xác suất truyền hạt tải nóng giảm xuống do chúng giãn ra nhanh chóng và chuyển hóa thành nhiệt, và độ khuếch tán của việc kết hợp năng lượng của chúng với các mức donor/acceptor [28]. Nói chung, quá trình này chỉ có thể thực hiện được đối với mức điện tử của donor hoặc acceptor có năng lượng gần với mức Fermi kim loại.
Bất chấp những thách thức này, hạt tải nóng có thể được khai thác cho nhiều
ứng dụng quang tử, quang điện tử và phản ứng quang hóa [28]. Ví dụ, sự phân ly H2ở nhiệt độ phòng trên bề mặt Au NP đã được báo cáo [31]. Khi các Au NP được kết hợp với các vật liệu xúc tác khác, chẳng hạn như Pt, TiO2, MoS2, hoặc các chấm lượng tử bán dẫn, tạo thành cấu trúc dị thể trong đó mỗi thành phần tiếp xúc trực tiếp với nhau, để tạo điều kiện thuận lợi cho truyền hạt tải nóng và chính điều
này đã cho phép nâng cao được hiệu suất của quá trình quang hợp nhân tạo để