多微秒微泡由纳秒诱导 脉冲激光加热黄金纳米粒子

科学领域:

• 纳米技术纳米技术
• 物理化学 物理化学
• 流体动力学 流体动力学

背景情况:

• 黄金纳米粒子 (GNP) 由于其独特的光学特性,被用于各种应用.
• 激光诱导的泡形成是声化学和生物医学工程等领域的关键现象.
• 了解微泡动力学对于优化基于激光的技术至关重要.

研究的目的:

• 研究金纳米粒子聚合对水蒸气微气泡 (WV-MB) 形成和动态的影响.
• 为了区分水蒸气相变和溶解气体释放对微泡生命周期的贡献.
• 探索延长WV-MBs在先进应用中的潜力.

主要方法:

• 高速可视化在216公里/小时以捕捉微泡的演变.
• 采用双指数函数来建模不同的增长和崩阶段.
• 在等离子加热的GNP周围散热的数值建模.
• 研究纳米粒子聚合和微泡特征之间的相关性.

主要成果:

• 微泡形成表现出一种双重性质的系统:快速的水蒸气 (WV) 增长/崩 (数微秒),其次是缓慢的溶解气体 (DG) 释放驱动的崩 (>毫秒).
• 纳米粒子聚合显著影响延长WV寿命,与之前报告的纳秒尺度有所不同.
• 在WV生命周期和DG贡献之间存在负相关性,聚合的增加导致WV生命周期的缩短.

结论:

• 金纳米粒子聚合可以增强或抑制等离子体泡的产生,并调节WV寿命和DG释放.
• 这项研究证明了生成多微秒WV-MBs的可行性.
• 这些发现有可能扩大成像,诊断,治疗和微流体学领域的操作窗口.