Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.3.3Nano vàng bánnguyệt như một nguồn nhiệt cụcbộ
Như trên đã phân tích, trong phần này tôi sẽ trình bày kết quả các hạt nano vàng bán nguyệt đơn lẻ được làm nóng khi được kích thích bởi bước sóng laser phù hợp. Các hạt nano vàng bán nguyệt sau khi được chế tạo như đã trình bày trong chương 2, chúng được đặt trong môi trường glycerol để làm thí nghiệm về hiệu ứng quang nhiệt. Dựa trên kết quả phổ tán xạ Plasmon để lựa chọn bước sóng phù hợp của laser kích thích đến mẫu. Trong đề tài này, tôi đã lựa chọn hạt nano có bán kính thủy động học (Rh) 82,5nm (kích thước đo được ở nhiệt độ phòng t=22oC) trong môi trường glycerol dùng để khảo sát tính chất quang nhiệt. Hai laser sử dụng là laser xanh (bước sóng 532nm) và laser đỏ (bước sóng 650nm) kích thích mẫu với các công suất khác nhau. Hình 3.7 thể hiện phổ tán xạ trung bình của 10 hạt nano vàng bán nguyệt và vết của hai laser sử dụng. Bằngcáchápdụngphươngpháptheodõiđơnphântửởtrên,chúngtadễdàng
tính được bình phương dịch chuyển trungbình r2(t) ,từđólàmkhớpsốliệu
theo công thức (26) và chú ý đến công thức (27) kết quả tìm được nhiệt độ cho từng hạt nano. Hình 3.8 biểu diễn kết quả về thí nghiệm quang nhiệt theo cấu hình quang học trên hình 3.5 khi kích thích một hạt nano có bán kính thủy động lựchọc82,5nmbằnglaserxanhvàlaserđỏ.Hình3.8achothấycácđườnglàm
khớp theo công thức 26 rất tốt với số liệu thực nghiệm khi công suất kích của laser xanh thay đổi. Tại giá trị cực đại (2,8.105W.cm-2 ) của mật độ công suất laser xanh này nhiệt độ lớn nhất tương ứng của hạt nano sinh ra trên bề mặt đạt được 27,5oC. Giá trị nhiệt độ này chưa phải lớn ứng với công suất laser đã dùng, điều này có thể giải thích là do bước sóng 352nm của laser sử dụng chưa trùng đúng với đỉnh tán xạ Plasmon của hạt nano nên hiệu suất chuyển đổi quang nhiệt chưa cao. Cũng với cấu hình quang học ở trên, laser đỏ được sử dụng để kích thích trên cùng hạt nano này. Kết quả cho thấy, mặc dù mật độ công suất cực đại của laser đỏ là 2,8.104W.cm-2 nhỏ hơn đối với laser xanh nhưng lại cho thấy nhiệt độ sinh ra cùng với hạt nano này lớnhơn.
Hình 3.7. a)-Phổ tán xạ của trung bình 10 hạt nano vàng bán nguyệt. Hai đỉnh
phổ ở bước sóng tán xạ ở 550nm và 648nm tương ứng với hai mode dao động của cộng hưởng Plasmon bề mặt của nano vàng bán nguyệt. b)-ảnh chụp của vết laser xanh bên trái và laser đỏ bên phải hội tụ tại mẫu.
Trên hình 3.7b là các đường làm khớp với các số liệu thực nghiệm ở các công suất laser khác nhau. Từ đó tính được nhiệt độ cục bộ của hạt nano vàng bán nguyệt tương ứng với từng công suất laser khác nhau. Ứng với giá trị cực đạicủalaserđỏ2,8.104 -2nhiệtđộsinhrasấpxỉ40oC.Kếtquảnàycho
thấy hiệu suất chuyển đổi quang-nhiệt trong trường hợp này là tốt. Laser đỏ có bước sóng rất gần với cực đại thứ 2 của phổ tán xạ Plasmon của hạt nano vàng.
Hình 3.8. Kết quả đo nhiệt độ cục bộ do hạt nano vàng bán nguyệt sinh ra
khi chiếu bằng laser xanh và laser đỏ tương ứng. (a)-các đường khớp số liệu thực nghiệm (sử dụng công thức 26) khi chiếu bằng chiếu laser xanh và (c) là các giá trị nhiệt độ sinh ra tương ứng. (b) Bằng cách làm tương tự nhưng là chiếu bằng laser đỏ trên cùng một hạt nano vàngnày.