ایجاد گرما در اثر برهمکنش لیزر با نانوذرات طلا

محققان دانشگاه اوهایو در آمریکا از لیزر برای گرم کردن نانوذرات طلای نشانده شده در یخ استفاده کردند. این نانوذرات می‌توانند به کمک لیزری با شدت نور کمتر، یخ را ذوب کنند.
Hugh Richardson از این دانشگاه گفت: عامل محرک این پدیده، نانوذرات طلا هستند که به عنوان نانوگرم‌کن‌هایی که در اثر نور تحریک می‌شوند، عمل می‌کنند. این فرایند می‌تواند در درمان با نور گرمایی، لیتوگرافی و شروع واکنش‌های شیمیایی در مکان‌های ویژه کاربردهای زیادی داشته باشد.
این گروه تحقیقاتی با استفاده از Raman/near field Scanning optical microscope، نانوذراتی از جنس طلا را با قطر حدود ۵۰ nm در درون یخ با دمای-۲۰ ˚c مشاهده کردند. سپس لیزری با طول موج ۵۳۲ nm در توان‌های مختلف تا ۵۰ mw به یخ تابش دادند. در غیاب نانوذرات طلا حتی ‌توان ۵۰ mw نیز برای ذوب کردن یخ کافی نبود. محققان حدس زدند که یک نانوذره ۵۰ نانومتری طلا یک شدت شار گرمایی در حدود ۹٫۶ µw برای توان نور ، تولید۴ mw  می‌کند. مقدار گرمای تولید شده از نانوذرات طلا به تعداد، هندسه و دانستیه این ذرات بستگی دارد. در حین تولید ذرات امکان انباشتگی و به هم چسبیدن نانوذرات وجود دارد. هر کدام از این توده‌ها برای این که بتوانند باعث ذوب یخ شوند، به آستانه توان لیزر مخصوص خود نیاز دارند.
مطابق نظر دانشمندان، بدیهی‌ترین کاربرد این کار در زمینه پزشکی است. Richardson می‌گوید: نانوذرات طلا می‌تواند به کمک مجموعه وسیع و متنوعی از گروه‌های عاملی متراکم شود. این امر اتصال آنها را به غشای هدف در میزبان زیستی به طور مؤثرتری ممکن خواهد ساخت. پس از این که نانوذرات مذکور در محل خود مستقر شوند به وسیله نور تحریک می‌شوند. جذب نور در نانوذرات طلا چندین برابر بیشتر از جذب نور در بافت‌های اطراف است. انرژی نورانی به وسیله نانوذرات طلا به گرما تبدیل می‌شود و گرمای موضعی تولید شده در غشا، موجب تغییرات مورد نظر می‌شود.
این گروه تحقیقاتی هم‌اکنون در حال استفاده از روش‌‌های پلی‌الکترولیت لایه به لایه برای آرایش کمپلکس‌های نانوذرات طلا، تعیین مشخصات این کمپلکس‌ها با میکروسکوپ نیروی اتمی و میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) و فوتولومی‌نسانس و تعیین گرمای تولید شده از این کمپلکس‌ها هستند. گزارش این کار پژوهشی در NanoLetters منتشر شده است.