L'énergie d'un électron, qui détermine souvent son comportement dans un matériau.L'énergie d'un électron désigne l'énergie cinétique et potentielle de cet électron au sein d'un système physique, tel qu'un atome, une molécule ou un solide. En mécanique quantique, les électrons occupent des niveaux d'énergie discrets, et leur répartition détermine les propriétés électroniques, optiques et chimiques d'un matériau. Ce concept est fondamental pour comprendre des phénomènes comme la conductivité électrique, les bandes interdites dans les semi-conducteurs et la liaison chimique.
La compréhension moderne des niveaux d'énergie électroniques provient du modèle atomique de Niels Bohr (1913) et a été affinée par la mécanique ondulatoire d'Erwin Schrödinger en 1926, qui a fourni une description quantique complète.
Dans un solide, les électrons remplissent des bandes d'énergie séparées par des intervalles. La bande la plus haute occupée (bande de valence) et la bande la plus basse vide (bande de conduction) déterminent si un matériau est un métal, un semi-conducteur ou un isolant. L'énergie électronique est régie par l'équation de Schrödinger, et dans les systèmes à plusieurs corps, elle est approximée à l'aide de la théorie de la fonctionnelle de la densité, qui calcule l'énergie comme une fonctionnelle de la densité électronique.
L'énergie électronique est au cœur de la conception des semi-conducteurs pour les transistors, les cellules solaires et les LED, ainsi que dans des techniques de spectroscopie comme la spectroscopie de photoélectrons X (XPS) qui sondent les surfaces des matériaux.
Dans le graphène, les électrons se comportent comme des particules relativistes sans masse, et leur énergie est proportionnelle à leur impulsion, contrairement aux métaux ordinaires où elle est quadratique.
