Dựa vào tính độc đáo của tính chất quang như dễ dàng điều khiển phổ hấp thụ plasmon từ vùng nhìn thấy đến hồng ngoại xa nên chúng có nhiều lợi thế trong các ứng dụng về quang nhiệt. Điều trị nhiệt, còn được gọi là tăng thân nhiệt, là một kỹ thuật mới để điều trị ung thư. Kỹ thuật này làm tăng nhiệt độ trung bình xung quanh của các tế bào khối u. Nghiên cứu đã xác định rằng các tế bào khối u rất nhạy cảm và có thể bị phá hủy ở nhiệt độ trên 42oC. Nhiệt sinh ra trong các phương pháp điều trị tăng thân nhiệt có thể bắt nguồn từ siêu âm, tần số vô tuyến hoặc các loại chiếu xạ khác. Tuy nhiên, những phương pháp này đôi khi có thể gây ra thiệt hại
nghiêm trọng cho các tế bào khỏe mạnh xung quanh. Trong nỗ lực phát triển một cách tiếp cận có mục tiêu hơn, các nhà nghiên cứu đã mô tả việc sử dụng các hạt nano kim loại có thể làm nóng cục bộ các tế bào khối u mà không làm hỏng các mô khỏe mạnh xung quanh [21]. Để cung cấp tính đặc hiệu, các hạt nano có thể được kết hợp với các kháng thể liên kết tốt nhất với các tế bào khối u và khi chiếu xạ vùng hồng ngoại, năng lượng quang hấp thụ làm cho các hạt nano nóng lên, dẫn đến phá hủy các mô khối u.
Các hạt nano vàng đã được báo cáo để sử dụng trong các liệu pháp quang nhiệt dựa trên tính chất quang học và tính tương thích sinh học. Như đã đề cập trước đây, vật liệu nano lưỡng kim, đặc biệt là hạt nano lưỡng kim dựa trên vàng, có thể được thiết kế để kích hoạt ở bước sóng nhìn thấy và NIR (hồng ngoại gần), làm cho chúng phù hợp để sử dụng trong điều trị ung thư quang. Ví dụ, các ống nano AgAu lưỡng kim đã được đánh giá là vật liệu tiềm năng cho liệu pháp quang nhiệt. Sự cộng hưởng plasmon bề mặt của các loại nano này có thể được điều chỉnh theo vùng NIR (800nm đến 2500nm), làm cho chúng tương thích với bước sóng chiếu xạ laser được sử dụng trong nhiều liệu pháp quang nhiệt. Dưới sự chiếu xạ của tia laser, các hạt nano vàng tạo ra nhiệt độ cao có thể tạo ra hiệu ứng hủy diệt đối với các tế bào ung thư mà không phá hủy các hạt.