Fotoekscitacija je apsorpcijska proizvodnja pobuđenog stanjafotonskog kvantnog sistema. Pobuđeno stanje potiče od interakcije između fotona i kvantnog sistema. Fotoni nose energiju koja je određena talasnim dužinama svetlosti koja nosi fotone.[1] Objekti koji emituju svjetlost većih talasnih dužina, emituju fotone koji nose manje energije. Za razliku od toga, svjetlost kraćih talasnih dužina emituje fotone sa više energije. Kada foton stupi u interakciju sa kvantnim sistemom, važno je znati s kojom talasnom dužinom se radi. Kraća talasna dužina će prenijeti više energije kvantnom sistemu nego duže talasne dužine.
Na atomskoj i molekulskoj skali fotoekscitacija je fotoelektrohemijski proceselektronska ekscitacijafotonaapsorpcijom, kada je energija fotona preniska da izazove fotoionizaciju. Apsorpcija fotona se odvija u skladu s Planckovom kvantnom teorijom.
Fotoekscitacija ima ulogu u fotoizomerizaciji i koristi se u različitim tehnikama:
Solarne ćelije osjetljive na boju koriste fotoekscitaciju tako što je upotrebljavaju u jeftinijim solarnim ćelijama za masovnu proizvodnju.[2] Solarne ćelije se oslanjaju na veliku površinu, kako bi uhvatile i apsorbirale što više fotona visoke energije. Kraće talasne dužine su efikasnije za konverziju energije u poređenju sa većim talasnim dužinama, pošto kraće talasne dužine nose fotone koji su bogatiji energijom. Svjetlost koja sadrži kraće valne dužine stoga uzrokuje dužu i manje efikasnu konverziju energije u solarnim ćelijama osjetljivim na boje.
Optičko pumpanjelaseri koriste fotoekscitaciju na tako što pobuđeni atomi u laserima dobijaju enormno povećanje direktnog razmaka potrebnog za lasere.[3] Gustoća koja je potrebna za inverziju populacije u spoju Ge, materijalu koji se često koristi u laserima, mora postati 1020 cm−3 a to se postiže fotoekscitacijom. Fotoekscitacija dovodi do toga da elektroni u atomima pređu u pobuđeno stanje. U trenutku kada je količina atoma u pobuđenom stanju veća od količine u normalnom osnovnom stanju, dolazi do inverzije populacije. Inverzija, poput one izazvane germanijem, omogućava materijalima da djeluju kao laseri.
Fotohtromne aplikacije: Fotohromizam uzrokuje transformaciju dva oblika molekula apsorbiranjem fotona.[4] Naprimjer, BIPS molekula (2H-l-benzopiran-2,2-indolina) može se pretvoriti iz trans u cis i nazad apsorbiranjem fotona. Različiti oblici su povezani s različitim apsorpcijskim trakama. U cis-oblicima BIPS-a, prolazna apsorpciona traka ima vrijednost od 21050cm−1, za razliku od trake iz trans-forme, koja ima vrijednost od 16950cm−1. Rezultati su bili optički vidljivi, gdje se BIPS u gelovima pretvorio iz bezbojnog izgleda u smeđu ili ružičastu boju nakon višestrukog izlaganja visokoenergetskom UV zračenju pumpe. Visokoenergetski fotoni uzrokuju transformaciju u molekuli BIPS čineći joj promjenu strukture.
Na nuklearnoj skali, fotoekscitacija uključuje proizvodnju nukleonske i delta barionske rezonancije u jezgrima.