近年來納米技術(shù)得到了全方位的發(fā)展,微納尺度光熱轉(zhuǎn)換與傳輸在包括生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域在內(nèi)的眾多應(yīng)用中起到至關(guān)重要的作用。2018年世界衛(wèi)生組織公布的數(shù)據(jù)顯示,全球癌癥發(fā)病率和死亡率仍呈快速上升趨勢。微納尺度材料特有的高效光熱轉(zhuǎn)換特性可產(chǎn)生納米尺度的高熱流密度可調(diào)控?zé)嵩?從而為新一代精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)診療技術(shù)以及其他潛在的應(yīng)用提供新的途徑。納米顆粒輔助的激光誘導(dǎo)腫瘤熱療技術(shù)是一種極具前景的精準(zhǔn)腫瘤替代療法,近些年得到了快速發(fā)展。然而,現(xiàn)有技術(shù)主要通過實時測溫技術(shù)（熱電偶、近紅外測溫、超聲測溫、光聲測溫以及磁共振溫度成像技術(shù)等）監(jiān)控腫瘤區(qū)域及周圍組織溫度,在此基礎(chǔ)上通過調(diào)節(jié)熱劑量（激光功率、超聲強度或磁場強度等）來控制腫瘤區(qū)域溫度。由于測溫技術(shù)存在一定誤差以及熱劑量調(diào)控的滯后性,對于腫瘤區(qū)域溫度的實時精準(zhǔn)調(diào)控具有一定的困難。除此之外,在腫瘤光熱治療過程中,由于納米顆粒對激光的強衰減作用,往往在腫瘤與正常組織交界處形成高溫區(qū)域,由于熱擴散作用導(dǎo)致正常組織的過熱現(xiàn)象很難避免�；谝陨蠁栴},本文主要研究了外加光源激勵下單個納米顆粒和納米顆粒團聚體的局部表面等離激元共振作用引發(fā)的獨特光吸收和散射現(xiàn)象,以及由此產(chǎn)生的局... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：146 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

(a)直徑D=80nm的納米球的消光、吸收和散射因子；(b)納米塊(40×40×80nm)的吸收因子

第2章復(fù)雜結(jié)構(gòu)納米顆粒光熱特性及影響因素分析-19-2.3.2金納米籠的光學(xué)性質(zhì)目前以銀納米塊作為電化學(xué)置換法的模板被廣泛使用在制備空心金納米籠過程中，該方法能夠精準(zhǔn)控制納米籠的孔隙尺寸、壁厚以及墻孔隙度[143,144]。圖2-2(a)為金納米籠的模型圖及制作過程，其八個角都為三角孔[145]。本節(jié)中，納米籠結(jié)構(gòu)參數(shù)分別定義為邊長l，三角孔外邊長w和壁厚d，如圖2-2(b)所示。入射光垂直于金納米籠表面入射，入射光波長變化范圍為400nm–1200nm，周圍介質(zhì)為水（折射率為1.33）。圖2-2(a)金納米籠的模型圖及制作過程；(b)納米籠的結(jié)構(gòu)參數(shù)Fig.2-2(a)TruncatedAunanocagewithalltheeightcornersreplacedbytriangularholesanditsfabricationprocess;(b)structuralparametersofthenanocage.納米顆粒在激光誘導(dǎo)熱療領(lǐng)域的應(yīng)用中，所選取的納米顆粒需要具有較高的光吸收效率，從而提高其靶向殺傷效果[146]。然而對于其在生物醫(yī)學(xué)光學(xué)成像領(lǐng)域的應(yīng)用，則需要其具有較高的散射吸收效率和較高的散射截面，從而提高其對比度，以增加成像清晰度[147]。本節(jié)主要研究金納米籠的結(jié)構(gòu)參數(shù)對其光學(xué)性質(zhì)的影響，以及金納米籠在LSPR波長處的光吸收效率（定義為吸收因子和消光因子的比值）：absextResQQ(2-28)圖2-3為納米籠（l=80nm，w=35.4nm，d=5nm）的光譜特性和LSPR波長處的電場分布情況�？梢钥闯觯摷{米籠的光譜特性具有兩個峰值，分別在波長=934nm和=698nm處，定義為一階共振峰和二階共振峰。金納米

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文-20-籠出現(xiàn)兩個共振峰是由于顆粒內(nèi)部電場相位延遲而導(dǎo)致的多級等離激元共振所引起的[148]。在一階共振波長=934nm處，吸收、散射和消光截面分別是5.74×10-14m2，5.73×10-14m2和1.15×10-13m2，相對應(yīng)的吸收、散射和消光因子為16.9，16.8和33.8。在二階共振波長=698nm處，吸收、散射和消光因子為Qabs=5.59，Qsca=1.98和Qext=7.57。光吸收效率在共振波長934nm和698nm時分別為0.50和0.74。也就是說，雖然在二階共振峰值處，其吸收散射截面都明顯小于一階共振，然而其光熱轉(zhuǎn)化效率卻高于一階共振。此結(jié)論對于納米籠在腫瘤熱療以及生物醫(yī)學(xué)成像中入射光波長的選擇具有重要意義。從電場分布情況可知，在一階共振波長處的最大電場強度明顯強于二階共振波長處。除此之外，可以看出對于一階共振激發(fā)的是納米籠外部邊界的共振，而二階共振激發(fā)的則是內(nèi)部邊界的共振（電場強度最大處）。圖2-3納米籠（l=80nm，w=35.4nm，d=5nm）的光學(xué)性質(zhì)和一階共振波長（=934nm）及二階共振波長（=698nm）處的電場分布情況Fig.2-3Opticalpropertiesandelectricfieldatthe1stresonantwavelength=934nmandthe2ndresonantwavelength=698nmofanindividualnanocagewithedgelengthl=80nm,sidelengthoftrianglew=35.4nmandwallthicknessd=5nm.2.3.3結(jié)構(gòu)參數(shù)對金納米籠光學(xué)性質(zhì)的影響眾所周知，納米顆粒的結(jié)構(gòu)參數(shù)變化對其光學(xué)性質(zhì)具有重要影響。本節(jié)研究金納米籠的結(jié)構(gòu)參數(shù)（邊長l，三角孔外邊長w和壁厚d）對其光學(xué)性質(zhì)的影響。圖2-4(a)顯示了在三角孔外邊長（w=35.4nm）和壁厚（d=5nm）不變的

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Fluorescent Silicon Nanorods?Based Nanotheranostic Agents for Multimodal Imaging?Guided Photothermal Therapy[J]. Mingyue Cui,Sangmo Liu,Bin Song,Daoxia Guo,Jinhua Wang,Guyue Hu,Yuanyuan Su,Yao He.  Nano-Micro Letters. 2019(04)
[2]腫瘤熱療無損測溫方法的研究進展[J]. 嵇敏潔,印佳,楊悅,韓佳薇,吳小玲.  北京生物醫(yī)學(xué)工程. 2019(01)
[3]非獨立散射對納米顆粒介質(zhì)光熱效應(yīng)的影響[J]. 陶陽,李佳玉.  光散射學(xué)報. 2017(02)
[4]納米結(jié)構(gòu)光子吸收特性的強化及調(diào)控[J]. 段慧玲,宣益民,李強.  科學(xué)通報. 2015(24)
[5]皮膚傳熱的雙相位滯后模型[J]. 盧天健,徐峰.  西安交通大學(xué)學(xué)報. 2009(05)
[6]飛秒激光在細(xì)胞納米手術(shù)中的應(yīng)用[J]. 戴娟,周明,楊海峰,楊加宏,鄭傲然.  光學(xué)技術(shù). 2007(05)
[7]納米顆粒的修飾及其在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用[J]. 高萍,張向榮,徐暉,王紹寧,姬雅菊,鄭俊民,陳大為.  中國藥劑學(xué)雜志(網(wǎng)絡(luò)版). 2004(06)
[8]求解相變傳熱問題的等效熱容法[J]. 周業(yè)濤,關(guān)振群,顧元憲.  化工學(xué)報. 2004(09)
[9]納米流體的聚集結(jié)構(gòu)和導(dǎo)熱系數(shù)模擬[J]. 宣益民,胡衛(wèi)峰,李強.  工程熱物理學(xué)報. 2002(02)

博士論文
[1]新型器官保存液的研制及其對大鼠肺臟低溫保存的效果研究[D]. 荊蕾.吉林大學(xué) 2018
[2]金納米顆粒光熱參數(shù)重建及其在激光誘導(dǎo)熱療中的應(yīng)用[D]. 任亞濤.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[3]金屬—電介質(zhì)微納結(jié)構(gòu)諧振增強光學(xué)特性研究[D]. 趙鼎.浙江大學(xué) 2016

碩士論文
[1]冷凍載體優(yōu)化制備及對牛卵母細(xì)胞玻璃化冷凍效果的影響[D]. 裴旭哲.河南科技大學(xué) 2017



本文編號：3517848