이 작품의 재정 지원은 에너지 DOE- 연구실 감독 연구 개발 (LDRD) 전략적 이니셔티브 프로그램의 부서에 의해 제공되었다. 우리는 우리의 실험으로 우리를 돕기 위해 자신의 시간과 전문 지식을 제공하는 씨 헨리 세션, 씨 찰스 Shick 감사합니다.

1. 나노 물질 합성 프로토콜 <ol><li> 25 mm의 철 2의 원액 O 3를 준비합니다. 참고 : 달리 명시하지 않는 한 모든 재고 솔루션을 탈 이온수를 사용하여 제조된다. </li><li> 25 ㎖의 삼각 플라스크를 가져 가라. </li><li> 10 ml의에게 탈 (DI) 물과 교반 막대를 추가하고 가열 블록에 놓습니다. </li><li> 이 플라스크에 철 2 O 3 원액 (25 mM)을 100 μl를 추가합니다. </li><li> 약 5 분 동안 교반하면서 용액을 가열한다. </li><li> 물 10ml에 시트르산 나트륨 0.1 g을 용해시켜 10 mL의 1 % 구연산 나트륨을 준비한다. </li><li> 의 Fe 2 O 3를 함유하는 수용액 25 ㎖ 플라스크에 1 % 시트르산 나트륨 용액 1 ㎖를 추가한다. </li><li> 종기 (100 °에 C)에 대한 해결책을 가져옵니다. </li><li> 0.01 M의 염화 산의 250 μl를 추가합니다. </li><li> 10 분 동안 100 ℃에서 가열하여 용액을 계속한다. 몇 분 (2-3 분) 후, 용액을 빨강 / 갈색 indica의 변금 나노 입자가 생성되는 힘들. </li><li> 가열 블록의 용액을 제거하고 RT (약 20 °의 C) (1-2 시간)에 식혀 수 있습니다. </li><li> 4,700 × g에서 7 분 동안 원심 분리하여 샘플을 정제. </li><li> 원심 분리 샘플에서 뜨는을 제거합니다. </li><li> 10 ㎖까지 DI 물을 원심 분리하는 나노 입자를 재 분산. </li></ol> 2. 나노 입자 특성 분석 <ol><li> SEM / EDX 특성 : <ol><li> 구리 그리드에 원심 분리 나노 입자의 1-2 μl를 배치하고 1 시간 동안 건조 할 수 있습니다. </li><li> 깨끗한 용기에 시료를 놓고 특성에 대한 SEM / EDX로 가져가. (11, 12)를 </li></ol></li><li> UV-마주 특성 : <ol><li> UV-마주 켜고은 10 ~ 15 분 동안 워밍업 할 수 있습니다. </li><li> 기준 DI 물 스펙트럼을 기록합니다. </li><li> 메타 크릴 큐벳에 나노 입자의 수​​용액 1 ㎖를 배치1,000 nm의 - 그리고 = 300 UV-마주 스펙트럼 파장 λ 이상을 기록한다. </li><li> ~ 1.2보다 낮은 최대 흡광도를 유지하여 신호의 포화를 피하십시오. 관찰 된 최대 흡광도가 큰 경우, 샘플을 희석하거나 짧은 경로 길이 큐벳을 사용하여, 피크의 높이를 감소시킨다. 참고 : 금의 표면 플라즈몬 밴드 (λ 525 nm의 ≈) 쉽게 관찰해야한다. </li></ol></li><li> 자기 조작 <ol><li> 메타 크릴 레이트 큐벳에서 플라즈몬 / 자기 나노 구조의 빨강 / 갈색 수성 샘플 3 ㎖를 놓습니다. </li><li> 큐벳의 근접 시중에서 구입 자석 (~ 100 가우스)을 놓습니다. 참고 : 분 이내, 모든 자기 / 플라즈몬 나노 입자는 자석이 배치 된 메타 크릴 레이트 큐벳 측에 &quot;연결&quot;되어있다. 용액을 금이 철 (2)에 증착 된 후에도 나노 입자가 자기 특성을 유지 나타내는 무색 브라운으로부터 온 </sub&gt; O 3면. </li></ol></li><li> 유도 결합 플라즈마 질량 분석법 (ICP-MS) 분석. (13) <ol><li> 이 분석에서 나노 입자 솔루션의 수성 샘플을 사용합니다. </li><li> 다이제스트는 이전에 2 %의 질산 10 ㎖의 최종 부피로 튜브의 모든 샘플을 전송하여 질량 분석 실험을 이온 형태로 변환하는 질산 나노 입자 샘플을 정제 하였다. 소화가 수행하는 30 분을 허용합니다. </li><li> 관심의 분석 (예), 금 (Au), 철 (Fe)의 알려진 농도의 검량선을 작성합니다. </li><li> 10 PPB의 Rh 및 In 등을 포함하는 내부 표준 용액 스파이크 샘플은 제조업체의 지시에 의한 ICP-MS의 반 정량적 모드에서 분석한다. 이 기술은 NIST 추적 다중 요소 표준 분석 (10 PPB에서 1​​00 ppb의 리튬, 망간, 철, CO, 시니어, 카드뮴, 비스무트, 및 U)을 수반한다. </li><li> intensiti와 표준의 결정 강도를 비교다른 샘플 ES는 선택 요소에 대한 대략적인 농도를 얻었다. 플라즈마 장비 드리프트를 설명하기 위해, 모든 샘플은 모든 샘플에 첨가에서 10 ppb의 농도의 최소값을 가져야한다. </li><li> 다음 단계에 따라 준비된 솔루션에 대한 관심의 분석의 원소 농도를 측정 : <ol><li> 다중 요소 표준의 초기 교정 검증 샘플 (에서 10 ppb의 75 ppb의 리튬, 마그네슘, 철, 공동, 시니어, CD, 양성애자, 그리고 U)를 수행합니다. </li><li> 탈 이온수의 초기 교정 빈을 수행합니다. </li><li> 관심의 두 개의 샘플에 ICP-MS 분석을 수행합니다. </li><li> 교정 검증 샘플 다중 요소 표준 (에서 10 ppb의 75 ppb의 리튬, 마그네슘, 철, 공동, 시니어, CD, 양성 및 U)를 수행을 계속합니다. </li><li> 탈 이온수의 교정 빈을 계속합니다. 주 : 벤더의 사양에 따르면, ICP-MS 측정을 20 %의 불확실성을 갖는다. 나노 재료 실험실 작업은 AF에서 수행되었다매화 후드. 후드 띠는 턱 수준 이상이면 PPE (실험실 코트, 앞치마, 얇은 밀 니트릴 우발적 접촉 장갑, 고글) 및 안면 보호구를 사용해야합니다. 나노 물질 작업을 할 때 최소 PPE가 필요합니다; 나노 물질을 취급 할 때 일회용 실험실 코트는 측면 방패와 우발적 접촉과 안전 안경 얇은 밀 니트릴 장갑 실험실에서 착용 할 것. 나노 물질 함유 폐기물은 일반 쓰레기 나 하수구 넣을 수 없다. </li></ol></li></ol></li></ol> 3. 레이저 가열 실험 <ol><li> 레이저 전원 공급 장치와 균형을 켭니다. 주 :이 실험 (λ = 532 ㎚)에 사용하는 레이저 파장 최대한 가깝게 LSPR 흡광도 피크와 일치하도록 선택된다. 그러나, 광열 효과는 나노 입자의 흡광도와 중첩하는 파장을 이용하여 유도 될 수있다. 공진에 조명 할 때의 가열 효율은 크다. </li><li> 그들이 거라고 있도록 균형 창을 배치O 레이저 경로를 방해 또는 적외선 (IR​​)를 차단하지 열전대. IR 열전대 비접촉 온도 프로브이며 측정에에 장애물이 있어야 표면.도 1은 실험 장치의 개략도를 나타낸다. </li><li> IR 열전대에서 보호 덮개를 제거합니다. </li><li> 측정의 이름을 지정, 데이터 수집 소프트웨어 프로그램을 열고 실행 &quot;워밍업.&quot; 맞춤형 소프트웨어 프로그램은 시간의 함수로서 균형 및 열전대의 저항 값을 수집하고, 프로그램이 실행되는 경우, 데이터 파일에 이러한 값을 기록. </li><li> 시스템이 따뜻하게 할 수 있도록 적어도 20 분 동안 측정을 실행합니다. </li><li> 시스템이 워밍업하는 동안 크릴 큐벳에 원하는 용액의 적정량 (3 ㎖)를 피펫으로 시료를 제조. 여기에 사용 된 양은 표준 큐벳 용 용액 3ml를 반 마이크로 큐벳 1 mL를한다. </li><li> 낮은 정 레이저 파워를 조정여기에 사용되는 레이저 시스템 1.5입니다 거의 보이지 빔을 생산 ING. 레이저 빔 스폿이 방해받지이며, IR 열전대의 초점에 남아 있는지 확인하십시오. </li><li> 큐벳의 측면 열전쌍 및 레이저 빔 스폿의 IR 측정 빔에 수직 인 용액의 중앙에 충돌되도록 밸런스 아암에 샘플을 놓는다. </li><li> 상기 빔이 더 이상 보일 때까지 레이저 출력을 감소 없지만 전원을 끄지 않는다. </li><li> 20 분 후 예열이 완료됩니다. 소프트웨어에서 측정 프로그램 종료를 중지합니다. </li><li> 잔액을 다시 제로. 데이터 수집 소프트웨어 프로그램을 열고 실행을 클릭 한 다음 데이터 파일의 이름을 만듭니다. 실험은 파일 이름을 지정하고 클릭 한 후 실행 &quot;저장.&quot; 정확한 실험 루틴은 원하는 정보에 따라 달라 지지만 모델 루틴은 여기에 제공된다. <ol><li> 데이터 수집을 시작합니다. 120 초 후, 난을 설정원하는 설정 (~ 20 μm의 자리에 초점을 맞추고 이러한 실험, 1.2 W 3.8 × 105 W / ㎝ 2 ~에 해당)에 ASER 전력. 다음 최소 설정에 레이저 파워를 조정하고 레이저 전원 공급 장치를 끄고, 다른 1,000 초 동안 데이터를 수집합니다. 측정을 중단하기 전에 다른 1,000 초 동안 데이터를 수집하기 위해 계속합니다. </li></ol></li><li> 실험 루틴이 완료되면, 프로그램을 종료는 모든 것을 끄고, 다시 커버 모든 장비. ASCII 형식으로 추가 과정에서 실험 데이터를 저장하고 추가 소프트웨어를 사용하여 분석 할 수 있습니다. </li></ol>

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저자는 공개 아무것도 없어.

이 VIS-NIR 영역에서 강하게 빛을 흡수하기 위해 조정 금 나노 입자의 플라즈몬 가열에 대문자로 고열 연구를위한 광학 가변 금 나노 입자의 사용은 매력적인 선택이 될 것입니다. 여기에 설명 플라즈몬 가열 연구 실험실 제조 및 시판 산화철 - 금 나노 하이브리드를 사용하여 조사 하였다. 콜로이드 금 nanospherical 입자를 제조하기위한 가장 널리 사용되는 방법 중 하나는 중립 금 클로로 아우르 산의 환원 (HAuCl 4)를 포함 금 (0) 시트르산 나트륨, 수소화 붕소 나트륨 등 (15, 16)의 합성 등의 환원제에 의해 산화철 나노 입자의 금 나노 입자는 간단하다. 용이 한 등의 실험 예 변수, 반응물 농도, 환원제, 계면 활성제를 변화시킴으로써 금 금속의 크기, 모양 및 로딩을 제어 할 수있다 (17)이 접근은 금 nanoparticl 걸쳐 양호한 제어를 얻을철 2 O 3 상 전자의 크기와 균일 한 나노 입자로드. 다른 귀금속은 원칙적으로까지 확장하는 의무가이 절차 18 뚜렷한 장점이 반응 절차는 공기 또는 물에서 수행 될 수 있다는 것이다. (Ag), 백금 (Pt), 및 Pd를 포함하여이 절차에 의해 제조 될 수있다. 이 자료는 사용자 지정 합성 재료 및 절차보다 쉽게​​ 사용할 수 있고 더 경제적이기 때문에 상업 나노 물질 및 / 또는 확장 습식 화학 절차를 사용하면 대규모 처리 응용 프로그램 또는 생물학적 애플리케이션에 이상적이다. 이러한 금속 나노 구조의 표면 변형이 과학계에 관심을도 있습니다. 유기물 (계면 활성제, 관능 티올, 폴리머, 아미노산, 단백질, DNA) 및 무기 물질 (실리카, 다른 금속, 금속 산화물 등) (19)는 또한 다양한으로 나노 물질을 생성하기 위해 이러한 표면 상에 로딩 또는 작용 화 될 수있는 다수 디자인, 형상,생물 학적 타겟팅, 약물 전달, 감지, 영상, 환경 응용 등을위한 조성물 및 다기능 기능, 벌크 온도 및 질량 측정을 용이하게 사용할 장비를 사용하여 수행하는 것이 상대적으로 쉽다 또한, 여기에 설명 된 광열 기술은 다른 소재 플라즈몬 특성을 특성화하기 적합하다. 샘플 준비 및 측정의 용이성 다른 플라즈몬 기술 / 응용 프로그램에 비해 뚜렷한 장점이다. 예를 들어, 센싱 표면 증강 라만 분광법과 같은 기법 LSPR 반복성 더 어려운 샘플에 걸쳐 비교하여 기판과 타겟 모두의 제조, (20, 21)에 매우 민감하다. 상기 광열 측정하는 한 가지 단점은 온도가 벌크 규모 아닌 열이 형질 도입 된 나노 입자의 표면에서 측정된다는 것이다. 열이 있습니다이 지역의 온도 정보, 22-24를 제공하지만이 그들을 더 도전 구현하고, 더 복잡한 시료 전처리를 필요로 할 수 metry 기술. 마지막으로, 여기에 기술 된 측정이 용이 다른 프로세스에 광열 효과를 평가하기위한 다른 기술 (예를 들어, 광촉매 분해) (9)와 결합 될 수있다. 요약하면, 우리의 Fe 2 O 3 -Au 솔루션 및 광열 특성화 하이브리드 나노 입자의 합성을 설명하고있다. 해도 금의 20 × 작은 농도 이들의 Fe 2 O 3 -Au 나노 하이브리드 재료의 장점을 보여주는 AuNPs 한 효율적으로 열 수성 솔루션 광열 수있다. 또한, 복합 구조는 자기 및 플라즈몬 특성 다기능 구조 생성 두 재료의 특성을 유지한다. 이러한 구조는 생물 의학 응용 프로그램에 대한 흥미8 그러나 많은 추가 사용을 구상 할 수있다.

고대 다이크로 익 유리의 사용을 시작으로, 1 금 나노 입자 (AuNPs)는 종종 새로운 기술의 발전에 기여하고있다. 이러한 기술의 2,3 더 현대적인 예를 탐지하고 암을 치료할 수 모두 클로킹 장치 및 입자를 포함한다. 4,5 AuNPs 많은 놀라운 특성을 가지고 있지만, 그 중에서도 가장 주목할만한 강렬한 매우 제한 전자기장을 생성, 집단 진동에 때 입사 전자기 방사로 공진 드라이브 자유 전자를 발생 지역화 된 표면 플라즈몬 공명 (LSPRs)의 존재이다. 6 흥미로운 양상 LSPRs의 그들이 조정할 수 있다는 것입니다. 즉, 상기 공명 에너지는 AuNPs의 형상과 크기를 변경함으로써 또는 주변 환경의 굴절율을 변화시킴으로써 조절 될 수있다. 일반적으로 다른 AuNPs의 속성과 금, 그들은 상대적으로 비싸다는 것이다. 이에서 금을 더 매력적으로 만들 수도 있지만고급 관점은 기술 응용 프로그램에 대한,이 단점이며, 일반적인 사용에 장애물이 될 수 있습니다. 이 문제에 대한 두 가지 가능한 해결책은 금과 같은 유사한 특성을 나타낼 덜 비싼 대체 물​​질을 검색하거나 유사한 특성뿐만 귀금속 작은 양의 복합 재료를 생성하기 위해 다른 물질과 금을 결합하는 방법을 찾고있다. 2 개 이상의 재료의 물리 화학적 특성을 갖는 다기능 복합 나노 구조체를 만드는 가능성을 허용하기 때문에 후자의 솔루션은 아마도 더 흥미 롭다. 7 그것이 널리 사용할 저렴하고, 비 - 독성 때문에 철 (III) 산화물의 Fe 2 O 3, 이러한 혼합물의 하나의 성분에 대한 우수한 후보이다. 또한, 마그 헤 마이트 위상, γ-FE 2 O 3은 페리 자성이고, 판상의 위상, α-FE 2 O 3, 약 강자성체이다. 따라서, 조합철 2 O 3 골드 잠재적 플라즈몬 특성을 나타낼과 외부 자기장과 상호 작용, 아직 크게 순금보다 비싼 나노 입자를 얻을 수있다. 이러한 하이브리드 나노 흥미로운 실제 응용을 찾을 수있다. 금 부분이 국부적으로 입사 변환 예를 들어, 철 (2) O (3) -Au 나노 2 O 3 기능 MRI 조영제로서 철을 자기 공명 영상 및 광열 치료. 8 이때 통해 모두 암 진단 및 치료에 유용한 입증 빛이 LSPR 동안 흡수 전자기 에너지의 소비를 통해 열 수 있습니다. 또한 철 -Au 2 O 3 나노 입자는 가시 광선 조사 하에서 CO 2로 CO의 촉매 전환 플라즈몬 강화를 증명하고, 이러한 구조는 또한 태양 에너지 광열 변환에 사용될 수있다. 9,10- 티S 리포트 간단한 습식 화학 방법을 이용하여 철 -Au 2 O 3 나노 입자의 합성을 설명한다. 하이브리드 구조는 작은 AuNPs로 장식되어 철 2 O 3 코어로 구성되어 있습니다. 중요한 것은, 철 (2)를 획득하는 O 3 -Au 나노 입자는 다양한 응용 프로그램에 유용 할 수있는 다기능 입자를 생성하는 구성 재료, 모두 자기와 플라즈몬 특성을 유지합니다. 이러한 하이브리드 나노 플라즈몬 응용을 예시하기 위해서, 레이저 가열 시스템을 이용하여 나노 입자의 광열 특성도 설명한다. 광열 측정의 Fe 2 O 3 -Au 나노에도 귀금속 상당히 작은 농도 순수한 AuNPs 한 효율적 수용액을 가열 할 수있는 하이브리드 것을 보여준다. 이러한 결과는 비용을 절감하고보다 functionalit을 달성하기 위해 하이브리드 복합 재료를 사용하는 방법을 검증와이.

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	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Gold(III) chloride trihydrate&#160;</td>
			<td style="width:112px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">520918&#160;</td>
			<td style="width:167px;">&#8805;99.9% trace metals basis</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Iron(III) oxide</td>
			<td style="width:112px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">544884</td>
			<td style="width:167px;">nanopowder, &#60;50&#160;nm particle size (BET)</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Sodium citrate tribasic dihydrate</td>
			<td style="width:112px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">S4641</td>
			<td>ACS reagent, &#8805;99.0%&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">SEM</td>
			<td style="width:112px;">Hitachi&#160;</td>
			<td style="width:119px;">S8200</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">TEM</td>
			<td style="width:112px;">Hitachi&#160;</td>
			<td style="width:119px;">H95000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">EDX</td>
			<td style="width:112px;">Oxford Instruments&#160;</td>
			<td style="width:119px;">SDD - X-Max</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">DLS</td>
			<td style="width:112px;">Brookhaven Instruments</td>
			<td style="width:119px;">NanoBrook Omni</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">ICP-MS</td>
			<td style="width:112px;">Agilent&#160;</td>
			<td style="width:119px;">7500s</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">UV-Vis-NIR spectrometer</td>
			<td style="width:112px;">Tec5 MultiSpec</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Laser, &#955; = 532 nm&#160;</td>
			<td style="width:112px;">Del Mar Photonics</td>
			<td style="width:119px;">DMPV-532-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Microgram Balance</td>
			<td style="width:112px;">Mettler Toledo&#160;</td>
			<td style="width:119px;">XP205</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Infrared Thermocouples</td>
			<td style="width:112px;">Omega Engineering</td>
			<td style="width:119px;">OS801-HT</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

multifunctional hybrid fe2o3-au nanoparticles for efficient plasmonic heating

콜로이드 금 nanospherical 입자를 제조하기위한 가장 널리 사용되는 방법 중 하나는 중립 금 금에 클로로 산 (HAuCl 4)의 감소를 포함한다 (0) 시트르산 나트륨 또는 수소화 붕소 나트륨 등의 환원제에 의해. 이 방법의 확장은 다기능 하이브리드의 Fe 2 O 3 -Au 나노 입자를 간단됩니다 만들 금 나노 입자와 산화철 또는 유사한 나노 입자를 장식합니다. 이 방법은 철 2 O 3 상에 금 나노 입자의 크기와로드를 통해 상당히 좋은 컨트롤을 산출한다. 또한, 금 금속의 크기, 모양 및 로딩을 용이 실험 변수 (예를 들면, 반응물의 농도, 환원제, 계면 활성제 등)를 변경함으로써 조정될 수있다. 이러한 절차의 장점은 반응물이 공기 또는 물에서 수행하고, 원칙적으로까지 확장하는 의무가 될 수 있다는 것이다. hyperther에 대한 이러한 광학 가변의 사용은 철 2 O 3 -Au 나노 입자이 VIS-NIR 영역에서 강하게 빛을 흡수하기 위해 조정 금 나노 입자의 플라즈몬 가열에 대문자로 미아 연구는 매력적인 선택이 될 것입니다. 그 플라즈몬 효과에 더하여, 금 나노 흥미로운 화학 및 촉매에 대한 고유 한 표면을 제공한다. 철 2 O 3 재료는 인해 자기 속성에 추가 기능을 제공합니다. 예를 들어, 외부 자계 2 O 3 -Au 나노 촉매 실험 후 하이브리드 철을 수집하고 재활용하기 위해 사용되거나, 또는, 자기의 Fe 2 O 3 자기 열 유도를 통해 고열 연구에 사용될 수있다. 시간의 함수는 각각 적외선 열전쌍 및 저울을 사용하여 동 자료에서 설명 광열 실험 벌크 온도 변화 및 ​​나노 입자 용액의 중량 손실을 측정한다. 시료 준비의 편리하고 쉽게 이용할 장비의 사용은이 기술의 고유의 장점이다. 주의해야 할 점은 일입니다이러한 광열 측정에서 벌크 용액 온도가 아니라 열이 형질 도입 된 나노 입자의 표면을 평가하고, 온도가 높을 것으로 예상된다.

재료 조성물은 하이브리드 재료 중요한 고려 사항이다. 에너지 분산 형 X 선 분석 (EDX) 및 유도 결합 플라즈마 질량 분석법 (ICP-MS)는이 정보를 제공 할 수있다. ICP-MS는 관심의 요소에 관한 정확한 정량적 인 정보를 제공한다 EDX 분석 반 정량적 데이터 (도 2)을 제공한다. 하이브리드의 Fe 2 O 3 -Au 나노 입자 ρFe = 150 ppb의 및 ρAu = 49 PPB의 철과 금 농도를 가지고있는 것을 알 수있다. 이에 비해 광열 가열 컨트롤로 사용되는 순수의 Au 나노 입자는, ρAu = 1100 ppb의 훨씬 높은 금 농도를 갖는다. SEM 분석 (그림 3), 둥근, 불규칙한 입자의 응집체를 보여주는 작은, 밝은으로 작용 나타나는 철 2 O 3 -Au 나노 입자의 형태를 보여준다,및 나노 입자를 반올림. 이하, 밝은 금 나노 입자로 확인하면서 큰 나노 입자,은 Fe2O3로 식별된다. 이러한 유형의 형태는 종종 &quot;장식&quot;나노 입자로 불린다. (14)이 경우,지지 입자의 표면의 Fe 2 O 3, 작은 격리 된 금 나노 입자로 장식된다. 나노 입자의 통계적 분석의 Fe 2 O 3 나노 입자 (D)의 평균 직경 = 40 ± 10 nm 인 것을 알 수있다. 기능화 금 나노 입자와 D = 20 ± 20 nm의 크기의 넓은 범위를 갖는다. 동적 광 산란은 (DLS)의 측정은 응집 거동을 정량화 할 수 있고,이 발견된다의 Fe 2 O 3 -Au 나노 입자 DH = 61 내지 13 %의 인구 빈들과 DH = 243 nm의 평균 역학적 반경 하이브리드 DH = 310 nm의 (87 %). 또한, 제타 전위를 제한하는 데 도움이 될 수 = -16 MV를 ζ 밝혀집합 행동. 하이브리드 UV-힘 NIR 스펙트럼의 Fe 2 O 3 -Au 나노 입자는도 4a에 도시된다. 별개의 흡광도 피크 파장 λ의 ≈ 520 nm에서 관찰되고, 철을 2 O 3 기능화 금 나노 입자의 LSPR 모드에 기인한다. LSPR의 파장과 유사한 모폴로지 AuNPs 대한 문헌 값과 일치한다. 11,12 하이브리드 구조 플라즈몬 동작 기인은 Fe2O3 지지체에 AuNP 형성이다. 이는 직접 원위치 UV-힘 분광법에 의해 관측 될 수있다.도 4b는 UV-힘 흡광도 스펙트럼 반응시 다양한 시점에서 반응 액을 보여준다. 처음에, 상기 용액에 분산의 Fe 2 O 3 나노 입자에 의한 약간의 가시광 흡광도가있다. 반응이 진행됨에 따라, abso<html> rbance 증가하고, 1.5 분에서 피크 반응이 지남에 따라 더 정의 해지는 형성하기 시작한다. 이 피크 LSPR 흡광도 결과와의 Fe 2 O 3지지면에 AuNPs 및 성막의 형성에 대응한다. 의 Fe 2 O 3 -Au 나노 입자의 자기 문제가 쉽게 외부 자계와 조작을 통해 관찰된다. 처음에는 철 2 O 3 -Au 솔루션은 갈색 색상 (그림 5B)를 갖는다. 복합 자성 나노 입자의 전부가 필드 (도 5C)에 의해 수집된다 그러나 외부 자계에 용액을 배치 한 후, 용액을 몇 분에 걸쳐 서서히 맑은집니다. 자기 컬렉션 가역적이며,도 5D 및 5E에 도시 한 바와 같이 다 기능성 나노 입자는 용액을 교반에 의해 재 분산 될 수있다. 1 &quot;&gt; 광열 가열 측정 하이브리드 시간의 함수의 Fe 2 O 3 -Au 나노 입자 AuNPs, 순수, 탈 이온수 (DI H 2와 같이 조사 용액에서 벌크 온도 변화를 나타내는도 6A, ΔT에 나타낸다 O). 철 2 O 3 -Au 및 금 나노 입자는, 분명히. 온도가 40 ° C로 증가함에 따라, 종류가 매우 효율적으로 열로 빛을 형질 도입 할 수있는 두 나노 입자의 플라즈몬 흡광도를 거의 동일한 온도 프로파일을 나타내고 있지만, 상술 한 바와 같이은 Fe2O3 -Au은 Au로 상당히 낮은 농도 그렇게. 한편, DI H 2 O 실험은 나노 입자 용액의 온도 상승만을 것을 보여 온도의 변화를 도시하지 때문에 나노 입자에 흡수 된 전자파 에너지의 손실에.도 6A에서 ΔT는 대량의 변화 그리고 온도를 설명조사 지역 및 나노 입자 표면 근처의 전자 및 온도가 더 높을 수있다. (13) 솔루션, ΔM, 즉 증기 발생에서 발생의 질량의 변화하는 것은 이러한 높은 온도의 한 지표입니다. 그림 6b는 시간 대 ΔM을 나타내는 하이브리드의 Fe 2 O 3 -Au 나노 입자 DI H 2 O에 대한 나노 솔루션 ΔM은 상당한 속도로 수증기를 생성하기 위해 충분히 높은 표면 온도를 나타내는 배경 증착 속도보다 훨씬 더 크다. <img alt="그림 1" src="/files/ftp_upload/53598/53598fig1.jpg" /> 레이저 가열 설정의 도식도. 큐벳 위에서 레이저 빔에 의해 마이크로 그램 규모에 배치 조명된다. 두 IR 열전대 각각 큐벳 주위의 온도를 측정한다. 모든 측정 데이터 collecti 동기화하고 로깅프로그램. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53598/53598fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 2" src="/files/ftp_upload/53598/53598fig2.jpg" /> 도 2의 하이브리드 주제 EDX 스펙트럼의 Fe 2 O 3 -Au 나노. 가로축은 에너지에 대응하고, 종축은 계수의 개수와 상응한다. 봉우리가 해당 요소와 함께 표시되어있다. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53598/53598fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 3" src="/files/ftp_upload/53598/53598fig3.jpg" /> 하이브리드 그림 3. SEM 이미지의 Fe 2 O 3 -Au 나노 입자. larg의<html> 어, 어두운 영역의 Fe 2 O 작은 밝은 금 나노 입자로 장식되어 3 입자이다. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53598/53598fig3large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 4" src="/files/ftp_upload/53598/53598fig4.jpg" width="400" /> 도 4의 광학 특성. (A)의 VI-UV 흡수 스펙트럼 하이브리드의 Fe 2 O 3의 넓은 가시광 흡광도 530 nm의 부근의 Au 나노 입자에 의한 플라즈몬의 Fe 피크를 나타내는 2 O 3 -Au 나노 입자. (B) - 마주 UV 흡수 스펙트럼 및 용액의 Fe 2 O 3 나노 입자에 AuNP 형성 인한 LSPR 흡광도를 나타내는 반응 동안 다양한 시점에서 반응 용액의..COM / 파일 / ftp_upload / 53598 / 53598fig4large.jpg &quot;대상 =&quot;_ 빈 &quot;&gt;이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오. <img alt="그림 5" src="/files/ftp_upload/53598/53598fig5.jpg" /> 그림 5. 자기 속성의 Au-철 2 O 3 나노 입자의 사진.; 수용액에 분산 된 (A); (B) 자기 조작 (시간 = 0 초); (C)의 자기 조작 (시간 = 2 분); (D)는 자석을 제거; (E)의 Au-FE들이 쉽게 수용액에 재 분산 될 수 있음을 보여주는 자기 조작 다음 2 O 3 나노 입자를. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53598/53598fig5large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 6" src=&quot;/files/ftp_upload/53598/53598fig6.jpg&quot;/&gt; 도 6 광열 실험. 용액의 온도, ΔT 및 (B) 질량 손실 ΔM의 (A)의 변화를 보여주는 플롯 시간의 함수로. 레이저 조명에 따라, 나노 입자 (검은 색과 빨간색 곡선)이 동일한 조건에서 순수한 DI의 H 2 O (파란색 곡선)에 대해 발생하는 것보다 훨씬 큰 상당한 ΔT 및 ΔM 값을 생성합니다. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53598/53598fig6large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오 .</a>

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Multifunctional Hybrid Fe2O3-Au Nanoparticles for Efficient Plasmonic Heating

We describe the synthesis and properties of multifunctional Fe2O3-Au nanoparticles produced by a wet chemical approach and investigate their photothermal properties using laser irradiation. The composite Fe2O3-Au nanoparticles retain the properties of both materials, creating a multifunctional structure with excellent magnetic and plasmonic properties.

다기능 하이브리드 철<sub&gt; 2</sub&gt; O<sub&gt; 3</sub&gt; 효율적인 플라즈몬 난방을위한 -Au 나노 입자

One of the most widely used methods for manufacturing colloidal gold nanospherical particles involves the reduction of chloroauric acid (HAuCl4) to ...

multifunctional-hybrid-fe2o3-au-nanoparticles-for-efficient-plasmonic

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Engineering

Multifunctional Hybrid Fe2O3-Au Nanoparticles for Efficient Plasmonic Heating

13.6K 조회수.  Savannah River National Laboratory. We describe the synthesis and properties of multifunctional Fe2O3-Au nanoparticles produced by a wet chemical approach and investigate their photothermal properties using laser irradiation. The composite Fe2O3-Au nanoparticles retain the properties of both materials, creating a multifunctional structure with excellent magnetic and plasmonic properties.

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Optical Trapping of Nanoparticles

Optical trapping is a technique for immobilizing and manipulating small objects in a gentle way using light, and it has been widely applied in trapping and manipulating small biological particles. Ashkin and co-workers first demonstrated optical tweezers using a single focused beam1. The single beam trap can be described accurately using the perturbative gradient force formulation in the case of small Rayleigh regime particles1. In the perturbative regime, the optical power required for trapping a particle scales as the inverse fourth power of the particle size. High optical powers can damage dielectric particles and cause heating. For instance, trapped latex spheres of 109 nm in diameter were destroyed by a 15 mW beam in 25 sec1, which has serious implications for biological matter2,3.
A self-induced back-action (SIBA) optical trapping was proposed to trap 50 nm polystyrene spheres in the non-perturbative regime4. In a non-perturbative regime, even a small particle with little permittivity contrast to the background can influence significantly the ambient electromagnetic field and induce a large optical force. As a particle enters an illuminated aperture, light transmission increases dramatically because of dielectric loading. If the particle attempts to leave the aperture, decreased transmission causes a change in momentum outwards from the hole and, by Newton's Third Law, results in a force on the particle inwards into the hole, trapping the particle. The light transmission can be monitored; hence, the trap can become a sensor. The SIBA trapping technique can be further improved by using a double-nanohole structure.
The double-nanohole structure has been shown to give a strong local field enhancement5,6. Between the two sharp tips of the double-nanohole, a small particle can cause a large change in optical transmission, thereby inducing a large optical force. As a result, smaller nanoparticles can be trapped, such as 12 nm silicate spheres7 and 3.4 nm hydrodynamic radius bovine serum albumin proteins8. In this work, the experimental configuration used for nanoparticle trapping is outlined. First, we detail the assembly of the trapping setup which is based on a Thorlabs Optical Tweezer Kit. Next, we explain the nanofabrication procedure of the double-nanohole in a metal film, the fabrication of the microfluidic chamber and the sample preparation. Finally, we detail the data acquisition procedure and provide typical results for trapping 20 nm polystyrene nanospheres.

The following setup approach details low power optical trapping of dielectric nanoparticles using a double-nanohole in metal film.

나노 입자의 광학 트래핑

Optical trapping is a technique for immobilizing and manipulating small objects in a gentle way using light, and it has been widely applied in trapping ...

연구

공학

Design, Fabrication, and Experimental Characterization of Plasmonic Photoconductive Terahertz Emitters

In this video article we present a detailed demonstration of a highly efficient method for generating terahertz waves. Our technique is based on photoconduction, which has been one of the most commonly used techniques for terahertz generation 1-8. Terahertz generation in a photoconductive emitter is achieved by pumping an ultrafast photoconductor with a pulsed or heterodyned laser illumination. The induced photocurrent, which follows the envelope of the pump laser, is routed to a terahertz radiating antenna connected to the photoconductor contact electrodes to generate terahertz radiation. Although the quantum efficiency of a photoconductive emitter can theoretically reach 100%, the relatively long transport path lengths of photo-generated carriers to the contact electrodes of conventional photoconductors have severely limited their quantum efficiency. Additionally, the carrier screening effect and thermal breakdown strictly limit the maximum output power of conventional photoconductive terahertz sources. To address the quantum efficiency limitations of conventional photoconductive terahertz emitters, we have developed a new photoconductive emitter concept which incorporates a plasmonic contact electrode configuration to offer high quantum-efficiency and ultrafast operation simultaneously. By using nano-scale plasmonic contact electrodes, we significantly reduce the average photo-generated carrier transport path to photoconductor contact electrodes compared to conventional photoconductors 9. Our method also allows increasing photoconductor active area without a considerable increase in the capacitive loading to the antenna, boosting the maximum terahertz radiation power by preventing the carrier screening effect and thermal breakdown at high optical pump powers. By incorporating plasmonic contact electrodes, we demonstrate enhancing the optical-to-terahertz power conversion efficiency of a conventional photoconductive terahertz emitter by a factor of 50 10.

We describe methods for the design, fabrication, and experimental characterization of plasmonic photoconductive emitters, which offer two orders of magnitude higher terahertz power levels compared to conventional photoconductive emitters.

Plasmonic의 광전 테라 헤르츠 터의 설계, 제작 및 실험 특성

In this video article we present a detailed demonstration of a highly efficient method for generating terahertz waves. Our technique is based on ...

Evaluating Plasmonic Transport in Current-carrying Silver Nanowires

Plasmonics is an emerging technology capable of simultaneously transporting a plasmonic signal and an electronic signal on the same information support1,2,3. In this context, metal nanowires are especially desirable for realizing dense routing networks4. A prerequisite to operate such shared nanowire-based platform relies on our ability to electrically contact individual metal nanowires and efficiently excite surface plasmon polaritons5 in this information support. In this article, we describe a protocol to bring electrical terminals to chemically-synthesized silver nanowires6 randomly distributed on a glass substrate7. The positions of the nanowire ends with respect to predefined landmarks are precisely located using standard optical transmission microscopy before encapsulation in an electron-sensitive resist. Trenches representing the electrode layout are subsequently designed by electron-beam lithography. Metal electrodes are then fabricated by thermally evaporating a Cr/Au layer followed by a chemical lift-off. The contacted silver nanowires are finally transferred to a leakage radiation microscope for surface plasmon excitation and characterization8,9. Surface plasmons are launched in the nanowires by focusing a near infrared laser beam on a diffraction-limited spot overlapping one nanowire extremity5,9. For sufficiently large nanowires, the surface plasmon mode leaks into the glass substrate9,10. This leakage radiation is readily detected, imaged, and analyzed in the different conjugate planes in leakage radiation microscopy9,11. The electrical terminals do not affect the plasmon propagation. However, a current-induced morphological deterioration of the nanowire drastically degrades the flow of surface plasmons. The combination of surface plasmon leakage radiation microscopy with a simultaneous analysis of the nanowire electrical transport characteristics reveals the intrinsic limitations of such plasmonic circuitry.

Silver nanowires can simultaneously transport electrons and optical information in the form of surface plasmons. A procedure is described here to realize such a shared circuitry and the limitations at propagating both information carriers are evaluated.

Plasmonics is an emerging technology capable of simultaneously transporting a plasmonic signal and an electronic signal on the same information ...

Analyzing the Movement of the Nauplius 'Artemia salina' by Optical Tracking of Plasmonic Nanoparticles

We demonstrate how optical tweezers may provide a sensitive tool to analyze the fluidic vibrations generated by the movement of small aquatic organisms. A single gold nanoparticle held by an optical tweezer is used as a sensor to quantify the rhythmic motion of a Nauplius larva (Artemia salina) in a water sample. This is achieved by monitoring the time dependent displacement of the trapped nanoparticle as a consequence of the Nauplius activity. A Fourier analysis of the nanoparticle&#39;s position then yields a frequency spectrum that is characteristic to the motion of the observed species. This experiment demonstrates the capability of this method to measure and characterize the activity of small aquatic larvae without the requirement to observe them directly and to gain information about the position of the larvae with respect to the trapped particle. Overall, this approach could give an insight on the vitality of certain species found in an aquatic ecosystem and could expand the range of conventional methods for analyzing water samples.

Analyzing the Movement of the Nauplius 'Artemia salina' by Optical Tracking of Plasmonic Nanoparticles

We use optical tracking of plasmonic nanoparticles to probe and characterize the frequency movements of aquatic organisms.

&#39;Nauplius의 움직임을 분석<em&gt; 아테 살리나</em&gt; &#39;플라즈몬 나노 입자의 광학 추적하여

We demonstrate how optical tweezers may provide a sensitive tool to analyze the fluidic vibrations generated by the movement of small aquatic organisms. A ...

Energy Dispersive X-ray Tomography for 3D Elemental Mapping of Individual Nanoparticles

Energy dispersive X-ray spectroscopy within the scanning transmission electron microscope (STEM) provides accurate elemental analysis with high spatial resolution, and is even capable of providing atomically resolved elemental maps. In this technique, a highly focused electron beam is incident upon a thin sample and the energy of emitted X-rays is measured in order to determine the atomic species of material within the beam path. This elementally sensitive spectroscopy technique can be extended to three dimensional tomographic imaging by acquiring multiple spectrum images with the sample tilted along an axis perpendicular to the electron beam direction.
Elemental distributions within single nanoparticles are often important for determining their optical, catalytic and magnetic properties. Techniques such as X-ray tomography and slice and view energy dispersive X-ray mapping in the scanning electron microscope provide elementally sensitive three dimensional imaging but are typically limited to spatial resolutions of &gt; 20 nm. Atom probe tomography provides near atomic resolution but preparing nanoparticle samples for atom probe analysis is often challenging. Thus, elementally sensitive techniques applied within the scanning transmission electron microscope are uniquely placed to study elemental distributions within nanoparticles of dimensions 10-100 nm.
Here, energy dispersive X-ray (EDX) spectroscopy within the STEM is applied to investigate the distribution of elements in single AgAu nanoparticles. The surface segregation of both Ag and Au, at different nanoparticle compositions, has been observed.

The use of energy dispersive X-ray tomography in the scanning transmission electron microscope to characterize elemental distributions within single nanoparticles in three dimensions is described.

개별 나노 입자의 3D 원소 매핑에 대한 에너지 분산 X 선 단층 촬영

Energy dispersive X-ray spectroscopy within the scanning transmission electron microscope (STEM) provides accurate elemental analysis with high spatial ...

Measurement of Scattering Nonlinearities from a Single Plasmonic Nanoparticle

Plasmonics, which are based on the collective oscillation of electrons due to light excitation, involve strongly enhanced local electric fields and thus have potential applications in nonlinear optics, which requires extraordinary optical intensity. One of the most studied nonlinearities in plasmonics is nonlinear absorption, including saturation and reverse saturation behaviors. Although scattering and absorption in nanoparticles are closely correlated by the Mie theory, there has been no report of nonlinearities in plasmonic scattering until very recently. 
Last year, not only saturation, but also reverse saturation of scattering in an isolated plasmonic particle was demonstrated for the first time. The results showed that saturable scattering exhibits clear wavelength dependence, which seems to be directly linked to the localized surface plasmon resonance (LSPR). Combined with the intensity-dependent measurements, the results suggest the possibility of a common mechanism underlying the nonlinear behaviors of scattering and absorption. These nonlinearities of scattering from a single gold nanosphere (GNS) are widely applicable, including in super-resolution microscopy and optical switches. 
In this paper, it is described in detail how to measure nonlinearity of scattering in a single GNP and how to employ the super-resolution technique to enhance the optical imaging resolution based on saturable scattering. This discovery features the first super-resolution microscopy based on nonlinear scattering, which is a novel non-bleaching contrast method that can achieve a resolution as low as l/8 and will potentially be useful in biomedicine and material studies.

Saturable and reverse saturable scattering were discovered in isolated plasmonic particles and adopted as a novel non-bleaching contrast method in super-resolution microscopy. Here the experimental procedures of detecting and extracting nonlinear scattering are explained in detail, as well as how to enhance resolution with the aid of saturated excitation microscopy.

단일 플라즈몬 나노 입자에서 비선형 산란 측정

Plasmonics, which are based on the collective oscillation of electrons due to light excitation, involve strongly enhanced local electric fields and thus ...

Plasmonic Trapping and Release of Nanoparticles in a Monitoring Environment

Plasmonic tweezers use surface plasmon polaritons to confine polarizable nanoscale objects. Among the various designs of plasmonic tweezers, only a few can observe immobilized particles. Moreover, a limited number of studies have experimentally measured the exertable forces on the particles. The designs can be classified as the protruding nanodisk type or the suppressed nanohole type. For the latter, microscopic observation is extremely challenging. In this paper, a new plasmonic tweezer system is introduced to monitor particles, both in directions parallel and orthogonal to the symmetric axis of a plasmonic nanohole structure. This feature enables us to observe the movement of each particle near the rim of the nanohole. Furthermore, we can quantitatively estimate the maximal trapping forces using a new fluidic channel.

A microchip fabrication process that incorporates plasmonic tweezers is presented here. The microchip enables the imaging of a trapped particle to measure maximal trapping forces.

모니터링 환경에서 플라즈몬 트랩 및 나노 입자의 릴리스

Plasmonic tweezers use surface plasmon polaritons to confine polarizable nanoscale objects. Among the various designs of plasmonic tweezers, only a few ...

Monovalent Cation Doping of CH3NH3PbI3 for Efficient Perovskite Solar Cells

Here, we demonstrate the incorporation of monovalent cation additives into CH3NH3PbI3 perovskite in order to adjust the optical, excitonic, and electrical properties. The possibility of doping was investigated by adding monovalent cation halides with similar ionic radii to Pb2+, including Cu+, Na+, and Ag+. A shift in the Fermi level and a remarkable decrease of sub-bandgap optical absorption, along with a lower energetic disorder in the perovskite, was achieved. An order-of-magnitude enhancement in the bulk hole mobility and a significant reduction of transport activation energy within an additive-based perovskite device was attained. The confluence of the aforementioned improved properties in the presence of these cations led to an enhancement in the photovoltaic parameters of the perovskite solar cell. An increase of 70 mV in open circuit voltage for AgI and a 2 mA/cm2 improvement in photocurrent density for NaI- and CuBr-based solar cells were achieved compared to the pristine device. Our work paves the way for further improvements in the optoelectronic quality of CH3NH3PbI3 perovskite and subsequent devices. It highlights a new avenue for investigations on the role of dopant impurities in crystallization and controls the electronic defect density in perovskite structures.

Monovalent Cation Doping of CH3NH3PbI3 for Efficient Perovskite Solar Cells

Here, we present a protocol to adjust the properties of solution-processed CH3NH3PbI3 through the incorporation of monovalent cation additives in order to achieve highly efficient perovskite solar cells.

CH의 일가 양이온 도핑<sub&gt; 3</sub&gt; NH<sub&gt; 3</sub&gt; PBI<sub&gt; 3</sub&gt; 효율적인 페 로브 스카이 트 태양 전지에 대한

Here, we demonstrate the incorporation of monovalent cation additives into CH3NH3PbI3 perovskite in order to adjust the optical, excitonic, and electrical ...

Subsurface Defect Localization by Structured Heating Using Laser Projected Photothermal Thermography

The presented method is used to locate subsurface defects oriented perpendicularly to the surface. To achieve this, we create destructively interfering thermal wave fields that are disturbed by the defect. This effect is measured and used to locate the defect. We form the destructively interfering wave fields by using a modified projector. The original light engine of the projector is replaced with a fiber-coupled high-power diode laser. Its beam is shaped and aligned to the projector&#39;s spatial light modulator and optimized for optimal optical throughput and homogeneous projection by first characterizing the beam profile, and, second, correcting it mechanically and numerically. A high-performance infrared (IR) camera is set up according to the tight geometrical situation (including corrections of the geometrical image distortions) and the requirement to detect weak temperature oscillations at the sample surface. Data acquisition can be performed once a synchronization between the individual thermal wave field sources, the scanning stage, and the IR camera is established by using a dedicated experimental setup which needs to be tuned to the specific material being investigated. During data post-processing, the relevant information on the presence of a defect below the surface of the sample is extracted. It is retrieved from the oscillating part of the acquired thermal radiation coming from the so-called depletion line of the sample surface. The exact location of the defect is deduced from the analysis of the spatial-temporal shape of these oscillations in a final step. The method is reference-free and very sensitive to changes within the thermal wave field. So far, the method has been tested with steel samples but is applicable to different materials as well, in particular to temperature sensitive materials.

This method aims at locating vertical subsurface defects. Here, we couple a laser with a spatial light modulator and trigger its video input to heat a sample surface deterministically with two anti-phased modulated lines while acquiring highly resolved thermal images. The defect position is retrieved from evaluating thermal wave interference minima.

레이저 조사 형 광열 열 분석을 이용한 구조 가열에 의한 지층 결함 국산화

The presented method is used to locate subsurface defects oriented perpendicularly to the surface. To achieve this, we create destructively interfering ...

Controllable Nucleation of Cavitation from Plasmonic Gold Nanoparticles for Enhancing High Intensity Focused Ultrasound Applications

In this study, plasmonic gold nanoparticles were simultaneously exposed to pulsed near-infrared laser light and high intensity focused ultrasound (HIFU) for the controllable nucleation of cavitation in tissue-mimicking gel phantoms. This in vitro protocol was developed to demonstrate the feasibility of this approach, for both enhancement of imaging and therapeutic applications for cancer. The same apparatus can be used for both imaging and therapeutic applications by varying the exposure duration of the HIFU system. For short duration exposures (10 &#181;s), broadband acoustic emissions were generated through the controlled nucleation of inertial cavitation around the gold nanoparticles. These emissions provide direct localization of nanoparticles. For future applications, these particles may be functionalized with molecular-targeting antibodies (e.g. anti-HER2 for breast cancer) and can provide precise localization of cancerous regions, complementing routine diagnostic ultrasound imaging. For continuous wave (CW) exposures, the cavitation activity was used to increase the localized heating from the HIFU exposures resulting in larger thermal damage in the gel phantoms. The acoustic emissions generated from inertial cavitation activity during these CW exposures was monitored using a passive cavitation detection (PCD) system to provide feedback of cavitation activity. Increased localized heating was only achieved through the unique combination of nanoparticles, laser light and HIFU. Further validation of this technique in pre-clinical models of cancer is necessary.

This protocol demonstrates the controllable nucleation of cavitation in gel phantoms, through simultaneous exposure to both near-infrared pulsed laser light and high intensity focused ultrasound (HIFU). The cavitation activity can then be used for enhancing imaging and/or therapeutic uses of HIFU.

고 강도 향상을 위한 Plasmonic 금 나노 입자에서 현상의 제어 Nucleation 집중 초음파 응용 프로그램

In this study, plasmonic gold nanoparticles were simultaneously exposed to pulsed near-infrared laser light and high intensity focused ultrasound (HIFU) ...