基于受激等离激元超空化的液体中纳米颗粒光弹射
光学
2022-01-21 v1 流体动力学
摘要
将微小固体颗粒（如纳米颗粒，NPs）从液体中分离的能力对水处理、材料沉积和生物医学工程等广泛应用十分重要。此类分离通常通过过滤或蒸馏排液实现。然而，直接将小颗粒移出液体十分困难，尤其当其尺寸接近纳米尺度时，因为液体表面对 NP 的毛细力过大，常见体积力（如光力或磁力）难以克服。本文中，我们展示了利用表面等离激元共振（SPR）波长的激光激发将金属 NP 弹出液面的能力。激光对 NP 施加光力驱动其向液面运动；同时，激光可剧烈加热 NP 形成包裹 NP 的纳米气泡（即超空化），实现液—NP 分离，从而消除液面自由表面处对 NP 的毛细力。我们借助瞬态散射实验观察到该机制可将 NP 排出液体，并进一步通过分子动力学模拟证实。我们还展示了将 NP 沉积于未与液体接触的固体表面。本研究揭示了从液体中分离 NP 的有趣机制，并可能惠及分离、纳米材料与生物医学应用。
引用
@article{arxiv.2201.07824,
title = {Nanoparticle Photo-Ejection from Liquid via Excited Plasmonic Supercavitation},
author = {Qiushi Zhang and Dezhao Huang and Seunghyun Moon and Jarrod Schiffbauer and Eungkyu Lee and Tengfei Luo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2201.07824},
year = {2022}
}