将光能转化为热能来对抗疾病

时间:2019-12-21 16:39 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

将光能转化为热能来对抗疾病

通过太赫兹辐射感知纳米颗粒的尺寸依赖光热转换效率。信贷:罗伯特Morandotti

一项新兴的技术,利用微小粒子吸收光线并将其转化为局部热源,在包括医学在内的多个领域显示出巨大的潜力。例如,光热疗法是一种新型的癌症治疗方法,它将红外线激光对准治疗部位附近的纳米颗粒。

这些系统中的局部加热必须小心控制,因为活组织是脆弱的。如果不需要的加热发生在错误的地方,会导致严重的烧伤和组织损伤。监控的能力

温度上升

是发展这项技术的关键。已经尝试了几种方法,但它们都有各种各样的缺点,包括需要插入探针或注入额外的材料。

在本周的《时代》杂志上

APL光子学

科学家们报告了一种新方法的发展,该方法使用一种形式的

被称为

太赫兹辐射

。这项研究将不同大小的金纳米棒悬浮在小试管中,然后用聚焦在试管内一个小点的激光照射。

这些小金条吸收了激光,并将其转化为热量,通过对流在水中传播。研究报告的撰写者之一董俊良说:“我们可以利用太赫兹辐射扫描小试管,绘制出温度分布图,从而得到热图像。”

研究还观察了温度随时间变化的方式。“使用

数学模型

我们可以计算出金纳米棒悬浮液将红外光转化为热能的效率。

最小的金粒子直径为10纳米,它将激光转化为热能的效率最高,约为90%。这个数值与之前关于这些金粒子的报告相似,表明使用太赫兹辐射的测量是准确的。

尽管较小的金棒具有最高的光热转换效率,但最大的棒——直径为50纳米的棒——表现出最大的摩尔加热速率。这个数量最近被引入以帮助评估

使用纳米粒子

在生物医学的设置。

“通过结合时间上的温度瞬变测量和空间上太赫兹频率的热成像,我们开发了一种非接触、非侵入性的技术来表征这些纳米颗粒,”合著者Roberto Morandotti说。这项工作提供了一个有吸引力的替代侵入性方法,并有希望为生物医学应用。

更多信息:

APL光子学

DOI: 10.1063/1.5128524

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