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光热辅助减薄氮化硅膜以实现超薄非对称纳米孔
摘要： 在纳米尺度上对固态材料进行塑形是制造多种传感器设备（尤其是固态纳米孔传感器）的重要步骤。本文揭示了激光诱导低应力氮化硅（SiNx）薄膜减薄的机理：近期研究发现，将可见光波长的激光束聚焦于SiNx薄膜可产生高效局部加热效应，我们利用该效应实现了对固态纳米孔传感器温度的精准调控。但持续高功率照射会导致纳米孔扩张/退化这一副作用，促使我们探究其蚀刻机制。研究表明，当光照平均强度达到约107 W/cm2时SiNx会发生蚀刻，且蚀刻速率受支撑电解质影响。将这种可控蚀刻与介电击穿（一种制造纳米孔的电动过程）相结合，能轻松制备直径和厚度小至1-2纳米的任意尺寸纳米孔。生物分子-纳米孔相互作用证据表明，该方法获得的纳米孔几何结构更接近漏斗状而非沙漏状。对纳米孔尺寸的精准控制可拓展固态纳米孔的应用范围，例如生物聚合物测序和特定生物标志物检测。
关键词： 光热加热、单分子、介电击穿、纳米孔、纳米制造
更新于2025-09-23 15:21:21
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用于光热加热和近场增强的等离子体纳米结构：十九种金属的比较研究
摘要： 金属纳米粒子（NPs）中光学激发的局域表面等离子体共振（LSPRs）会产生有益的热效应和非热效应。非热效应（如亚波长尺度下的场增强与局域化、光生热载流子）已被广泛利用，而对高度局域化光热加热的关注正在复兴。这两种效应可能协同作用（如提高光催化过程效率），也可能相互拮抗（如加速表面增强光谱中分析物的脱附）。为比较这些效应如何依赖于纳米粒子的成分与尺寸，我们报道了十九种金属在可见-太阳光（1.7-4.1 eV）和紫外（3.1-6.2 eV）波段的热学与非热学特性定量研究，包括常规等离子体材料（金、银、铜）、碱土金属（镁）、后过渡金属（铝、镓、铟）及多种过渡金属。该对比分析采用反映纳米粒子电阻损耗与电场增强因子的品质因数。
关键词： 光热加热、纳米粒子、近场增强、等离子体学、金属
更新于2025-09-23 15:19:57
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具有双层纳米-微米结构的纤维素纸基底，用于增强等离激元光热加热和太阳能蒸汽生成
摘要： 等离子体纳米粒子（如金纳米粒子AuNPs）因其优异的光热性能，已被广泛应用于海水淡化与水净化的太阳能蒸汽生成领域。这类纳米粒子通常锚定在多孔支撑材料中以方便操作并增强吸水性。然而，在提升光在多孔支撑体内向纳米粒子的传输效率以实现更高效光热加热方面进展有限。本研究展示了一种通过定制多孔结构的纤维素纸支撑AuNPs来增强光吸收从而实现高效光热加热的方法。该纸张由锚定AuNPs的纤维素纳米纤维（上层）和纤维素浆料（下层）构成双层结构，形成垂直方向上的纳米-微米级双重多孔结构。其中浆料衍生的底层微结构能将透射光反射回上层的AuNPs，从而提高其光吸收率。实验表明：在相同AuNPs含量下，相较于单层AuNPs-纤维素纳米纤维纸，这种双层结构在1倍太阳光照下展现出更优异的光热加热性能（温度从28°C升至46°C）和太阳能蒸汽生成速率（1.72 kg m?2 h?1）。此外，相同光照条件下该双层纸的单位AuNPs水蒸发速率比现有最先进的AuNPs-多孔材料高出两倍以上。该策略为贵金属等离子体纳米粒子的高效利用及太阳能蒸汽生成技术的进一步发展提供了新途径。
关键词： 金纳米粒子、等离子体纳米粒子、纤维素纸、纳米-微米结构、光热加热、太阳能蒸汽生成
更新于2025-09-23 15:19:57
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Bi<sup>3+</sup>离子对Er<sup>3+</sup>/Yb<sup>3+</sup>共掺杂La<sub>2</sub>O<sub>3</sub>纳米荧光粉上转换诱导光热效应及温度传感特性的影响
摘要： 通过溶液燃烧法合成的Er3?/Yb3?/Bi3?三掺杂La?O?纳米荧光粉的上转换光学加热与温度传感特性被研究。结构测量显示，随着Bi3?离子浓度增加，荧光粉的晶格参数和颗粒尺寸增大。能量色散光谱（EDS）证实三掺杂荧光粉中存在La、Er、Yb、Bi和O元素。吸收光谱显示由于Er3?、Yb3?和Bi3?离子产生了大量吸收带。在976 nm激发下，Er3?/Yb3?共掺杂荧光粉因Er3?离子的2H?1/?→?I??/?和?S?/?→?I??/?跃迁分别产生523 nm和548 nm的强绿光发射带，这些发射带的强度在Bi3?离子存在时增强达15倍。523 nm和548 nm发射带的强度随泵浦功率呈非线性变化。热耦合的523 nm和548 nm发射带的荧光强度比（FIR）显示出三掺杂荧光粉的高效光学加热效应，且该FIR随荧光粉温度升高而变化。计算得出三掺杂荧光粉在450 K时的相对温度传感灵敏度为71×10?? K?1。因此，Er3?/Yb3?/Bi3?三掺杂La?O?纳米荧光粉可作为光子器件中的光学加热器与温度传感器平台。
关键词： La2O3纳米荧光粉、温度传感、光热加热、溶液燃烧法、Er3+/Yb3+/Bi3+三掺杂、上转换
更新于2025-09-23 15:27:05
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从正常扩散到超扩散：等离子体核壳微凝胶的光热加热
摘要： 采用角度依赖的泵浦-探测动态光散射技术研究了核壳胶体在激光加热过程中的运动行为。其内核为单个金纳米球，其局域表面等离子体共振峰与泵浦激光波长存在强光谱重叠。这些内核被均匀包裹在由化学交联聚-N-异丙基丙烯酰胺或聚[2-(2-甲氧基乙氧基)乙基甲基丙烯酸酯]构成的厚水凝胶壳层中，这两种材料均呈现温度依赖性的体积相变特性。当加热超过相变温度时，水凝胶壳层会发生收缩。在用泵浦激光照射样品（即加热金内核）的同时记录强度-时间自相关函数。随着激光强度增加，动力学行为从正常布朗运动转变为超扩散。但在高q值极限下，仍可提取弛豫时间用于估算温度升高幅度（最高可达近10K），该温升会导致水凝胶壳层显著收缩，这一现象也被实测验证。
关键词： 温度依赖性体积相变、光热加热、动态光散射、超扩散、等离子体核壳微凝胶
更新于2025-09-16 10:30:52
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为等离子体化学"退烧"
摘要： 等离子体激元激发介导的化学是一门快速发展的领域，其基础原理很简单：金属纳米粒子局域表面等离子体共振（LSPR）的激发会触发纳米粒子表面的化学反应。早期通过超短脉冲激发金属纳米粒子实现等离子体激元驱动的纳米粒子合成及热电子驱动化学反应的案例，可视为本观点聚焦的等离子体纳米粒子直接光催化发现的前身。该领域当前的发展很大程度上得益于2011年的一项研究——该研究表明连续波（CW）可见光频率下银纳米粒子LSPR的激发会引发吸附氧分子解离。由此产生的氧自由基被用于丙烯和乙烯等具有工业价值的氧化反应（这些反应原本需要高温高压条件才能显著进行）。在无可见光激发时，键断裂和氧化反应速率显著降低，这表明等离子体激元激发提升了这些化学反应的速率。因此该现象被称为等离子体催化或等离子体光催化。
关键词： 等离子体催化、等离子体光催化、化学反应、热电子、光热加热
更新于2025-09-16 10:30:52
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中红外石墨烯等离子体对光热加热的影响
摘要： 我们理论研究了中红外激光辐照下基于石墨烯的等离子体加热效应，其中介电薄膜上排列着周期性石墨烯等离子体谐振器阵列。光学共振对结构参数和石墨烯层数敏感。在中红外激光辐照下，我们计算了稳态温度梯度。研究发现，与不含石墨烯的情况相比，石墨烯等离子体显著增强了系统中电磁场的局域化效应，并导致大幅温升。我们探讨了这些系统中温度变化与光功率、激光光斑及介电层热导率之间的关联。数值计算结果与实验相符。
关键词： 等离子体激元学、超材料、光热加热、石墨烯
更新于2025-09-12 10:27:22