脉冲照射下金属-富勒烯纳米颗粒的热力亚波动
计算物理
2025-06-06 v1 材料科学
摘要
核心-壳纳米颗粒，特别是具有金属核心的纳米颗粒，因其独特的光学和热力学特性而成为高度有前景的材料，广泛应用于光热疗法、成像和生物传感等领域。本研究系统性地研究了在脉冲照射下浸泡于水中的金属-富勒烯纳米颗粒的热力学动态。通过将 Mie 理论与电子温度修正的金属折射率（基于 Drude-Lorentz 模型）相结合，描述了核心-壳纳米颗粒的等离子响应。将两种温度模型与分子动力学模拟相耦合，提供了纳米尺度热传递的原子级描述。我们研究了具有致密和多孔硅壳（含 50% 多孔率）的纳米颗粒，脉冲持续时间为 100 fs、10 ps 和 1 ns，照射强度范围为0.05至5mJ/cm2。我们发现，壳薄且致密的硅壳（5 nm）的纳米颗粒在加热水方面显著快于裸金属纳米颗粒。这种行为归因于金属-硅界面增强的电子-声子耦合，以及硅与水之间相对较高的热导率。这些发现为优化纳米颗粒设计以实现高效光热应用提供了新见解，并为理解异构金属-介质纳米结构中的能量传递机制建立了稳健的框架。
引用
@article{arxiv.2506.04835,
title = {Thermoplasmonics of Gold-Core Silica-Shell Colloidal Nanoparticles under Pulse Illumination},
author = {Julien El Hajj and Gilles Ledoux and Samy Merabia},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.04835},
year = {2025}
}