研究目的
利用太赫兹辐射研究水中分散的等离子体纳米粒子的光热转换效率,以探索其在纳米医学和光热治疗中的潜在应用。
研究成果
该研究展示了一种利用太赫兹辐射量化等离子体纳米颗粒光热转换效率的新型非接触、无创方法。该技术能精确测量温度瞬态变化和空间分布,为传统侵入性方法提供了替代方案。这一发现对优化纳米医学中的光热治疗具有重要意义。
研究不足
该方法需要能在太赫兹波段呈现折射率温度依赖性变化的纳米材料。热成像的空间分辨率受限于太赫兹聚焦光斑尺寸。该技术可能不适用于具有高太赫兹吸收率的样品。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用反射式太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)测量金纳米棒(GNR)分散液的光热效应。该方法结合空间与时间热动力学特征来量化光热转换效率。
2:样本选择与数据来源:
使用三种市售水基金纳米棒(GNR)分散液,其粒径分别为10纳米、25纳米和50纳米。通过紫外/可见/近红外光谱仪对样品进行表征。
3:实验设备与材料清单:
实验装置包含基于光电导天线(PCA)的THz-TDS系统、近红外照明激光源、标准聚乙烯(PE)比色皿以及用于光栅扫描的电动平移台。
4:实验流程与操作步骤:
用近红外激光照射GNR分散液引发等离子体加热,通过反射式THz-TDS监测温度变化,并采用热成像技术绘制温度分布图。
5:数据分析方法:
通过分析温度瞬态曲线与热成像图提取光热转换效率及摩尔加热速率(MHR),并基于纳米颗粒几何形态建立理论模型预测光热响应。
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photoconductive antennas
Tera8-1
Menlo Systems
Used as terahertz transmitter or detector in the THz-TDS system.
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laser source
FemtoFiber smart
Toptica
Excites photocarriers within the PCA substrate for terahertz pulse emission.
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translational stage
T-LSM050A
Zaber
Delays the probe with respect to the pump beam to read out a single terahertz waveform.
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polymethylpentene lenses
BATOP Optoelectronics
Guides the emitted terahertz pulse to realize a reflection scheme.
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