近年來(lái)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(shì)。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(guò)實(shí)時(shí)測(cè)溫技術(shù)（熱電偶、近紅外測(cè)溫、超聲測(cè)溫、光聲測(cè)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(guò)調(diào)節(jié)熱劑量（激光功率、超聲強(qiáng)度或磁場(chǎng)強(qiáng)度等）來(lái)控制腫瘤區(qū)域溫度。由于測(cè)溫技術(shù)存在一定誤差以及熱劑量調(diào)控的滯后性,對(duì)于腫瘤區(qū)域溫度的實(shí)時(shí)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(guò)程中,由于納米顆粒對(duì)激光的強(qiáng)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(kuò)散作用導(dǎo)致正常組織的過(guò)熱現(xiàn)象很難避免。基于以上問(wèn)題,本文主要研究了外加光源激勵(lì)下單個(gè)納米顆粒和納米顆粒團(tuán)聚體的局部表面等離激元共振作用引發(fā)的獨(dú)特光吸收和散射現(xiàn)象,以及由此產(chǎn)生的局... 

【文章來(lái)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(yè)數(shù)】：146 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)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(guò)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(guò)程，其八個(gè)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(zhǎng)l，三角孔外邊長(zhǎng)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(zhǎng)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(guò)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(duì)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(duì)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(duì)其光學(xué)性質(zhì)的影響，以及金納米籠在LSPR波長(zhǎng)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(zhǎng)處的電場(chǎng)分布情況�？梢钥闯觯摷{米籠的光譜特性具有兩個(gè)峰值，分別在波長(zhǎng)=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(gè)共振峰是由于顆粒內(nèi)部電場(chǎng)相位延遲而導(dǎo)致的多級(jí)等離激元共振所引起的[148]。在一階共振波長(zhǎng)=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(duì)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(zhǎng)=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(zhǎng)934nm和698nm時(shí)分別為0.50和0.74。也就是說(shuō)，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(duì)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(zhǎng)的選擇具有重要意義。從電場(chǎng)分布情況可知，在一階共振波長(zhǎng)處的最大電場(chǎng)強(qiáng)度明顯強(qiáng)于二階共振波長(zhǎng)處。除此之外，可以看出對(duì)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(chǎng)強(qiáng)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(zhǎng)（=934nm）及二階共振波長(zhǎng)（=698nm）處的電場(chǎng)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(duì)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(duì)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(zhǎng)l，三角孔外邊長(zhǎng)w和壁厚d）對(duì)其光學(xué)性質(zhì)的影響。圖2-4(a)顯示了在三角孔外邊長(zhǎng)（w=35.4nm）和壁厚（d=5nm）不變的

【參考文獻(xiàn)】：
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