eksitaatio

Eksitaatio on ilmiö, jossa järjestelmään lisätään energia siten, että sen tilan energiasisältö nousee. Tämä tapahtuu sekä atomien ja molekyylien elektronisissa tiloissa että kiinteissä aineissa kuten puolijohteissa. Eksitaatio johtuu energian kvantittuneisuudesta, ja siirtymät tapahtuvat vain sallituilla, diskreeteillä energiatasoilla.

Useimmat eksitaation mekanismit perustuvat energian siirtymiseen ulkoisesta lähteestä: fotoninen eksitaatio, jolloin järjestelmä absorboi fotonin ja siirtyy korkeammalle tilalle; kollisioiden aiheuttama eksitaatio, kun hiukkaset törmäävät ja siirtävät energiaa; sähköinen eksitaatio, joka tapahtuu kun sähkövirta tai potentiaalimuutos nostaa elektronin tilaa; kemiallinen eksitaatio, jossa kemiallisten reaktioiden energiamäärä nostaa tilaa. Molekyylit voivat myös kokea vibraatio- ja rotaatioeksitaatiota, jotka liittyvät IR- ja Raman-säteilyyn. Kiinteissä aineissa eksitaatio voi koskea valenssin elektronien siirtymää johtotason ja muiden tilojen välillä, mikä vaikuttaa esimerkiksi sähkönjohtavuuteen ja optisiin ominaisuuksiin.

Palautuminen alemmalle energiatilalle tapahtuu yleensä energian vapautumisena: radiatiivisesti, jolloin syntyy fotoneja (fluoresenssi tai fosforesenssi riippuen tilasta ja elinikästä), tai non-radiatiivisesti, jolloin energia muuttuu lämpöenergiaksi. Eksitaation aikaskalojen pituudet vaihtelevat usein muutamista femtosekunneista nanosekunteihin.

Sovelluksia ovat spektroskopia, jossa eksitaatio auttaa energiatasojen ja rakenteiden määrittämisessä; laserteissa ja optoelektonniikassa eksitaatio on keskeinen vaihe; luminesenssi sekä aurinkokennojen ja muun energianhallinnan teknologian toiminta.