بخشی از مقاله
چکیده
ضرایب بهره ي پراکندگی و خاموشی براي نانوذرات طلا و مس در گسترهي شعاعی 10 تا 110 نانومتر و طول موجهاي لیزري 308 ، 355 ، 400 ، 510، 527 ، 532 نانومتر در یک گروه و 770 ، 780 ، 800 و 1064 نانومتر در گروه دوم محاسبه شدهاند. براي هر دو نانو فلز گسترهي شعاعهایی که عدد شاخص 0/1 را تولید میکند تعیین شدهاست. گروه اول طول موج لیزري گسترهي شعاعی بین 19 nm تا 26 nm و براي گروه دوم طول موج لیزري در گسترهي شعاعهاي 12 nm تا 14 nm قرار میگیرد. لیزرهاي با طول موج 1064 nm و 800 nm براي تولید شاخص 0/1 در نانوذرات کروي مس مناسب نیستند.
مقدمه
در چند سال اخیر برهمکنش بین تابش لیزري ونانوذرات فلزي توجه بسیاريخودجلبازمحققین را به کرده است.[1] چند دلیل مهم که می توان به آن اشاره کرد عبارتنداز:
فیزیکی وشیمیایی منحصربهفردي دارند، نانوذرات فلزي
- 1عملکرد تپهاي لیزري در طول موجی است که توسط نانوذرات و نه محیط دربرگیرنده جذب خوبیاز نشان میدهند و طرفی دورهي تپ لیزري مناسب است و مانع هدر رفتن گرماي جذب شده میشود. به عنوان مثال چون محل تشدید پلاسمونهاي سطحی نانوذرات طلا که در حدود 530 nm است این نانوذرات تابش لیزري 532 nm که مربوط به هماهنگ دوم لیزر Nd:YAG است را بهخوبی جذب میکنند. - 2 نانوذرات فلزي از اهمیت زیادي برخوردار هستند زیرا خواص فیزیکی وشیمیایی منحصربهفردي دارند، نانوذرات فلزي فیزیکی و شیمیایی منحصربهفردي دارند، نانوذرات فلزي طرف سلولهاي سرطانی هدایت میشوند. چون این نانوذرات جذب گرمایی بالایی دارند توسط لیزر مورد تابش نور تپی قرارمیگیرند و در محل سلول انفجار تولید میکنند و به آنها آسیب می زنند.
بررسی برهم کنش سیستم لیزر-نانوذره با مطالعه ي خواص اپتیکی یک نانوذره آغاز می شود. اولین گام در مطالعه ي این سیستم تعیین جذب، پراکندگی و خاموشی تابش لیزري توسط یک نانوذرهي منفرد است، فرآیندهاي فوتوفیزیکی و فوتوشیمیایی به این ضرایببستگی دارند. ضرایب بهره Qext ، Qsca و Qabs مربوط به یک نانوذره از معادلهي بدست میآیند. از آنجا که ذبضریب بهرهي ج Qabs - R,λ - ، پراکندگی Qsca - R,λ - و خاموشی Qext - R,λ - وسیع ثابت به شعاع نانوذرات R و طول موج نور فرودي λ بستگی دارد[2]، چند طول موج لیزري معروف انتخابدر شبیه سازي از آنها استفاده می کنیم. در جدول زیر طول موج هاي مورد استفاده در این شبیهسازي آورده شدهاند.[3]
در چارچوب نظریهي ماي مقادیر Qext ، Qsca و absراQبراي نانوذرات طلا و مس در محدودهيتانومترن1مقدار 100در محیط آب براي طول موجهاي مذکور در بالا بدست آورده ایم. مقادیر ضرایب شکست براي نانوذرات طلا و مس از معادلهي u بدست می آید. مقادیر n و k براي این دو فلز به صورت پیش فرض در نرم افزار ماي پلات وجود دارد. این مقادیر پیش فرض باطمقادیر گزارششده توس مرجع[4] همخوانی دارد. ضریب رسدشکست آب nw از معادلهيnw=1/324+3046/λ2بدست می آید. در محاسبه ي ضرایب شکست اثر اندازه لحاظ شده است اگر چه در شعاعهايبسیارالاتر از 10 nm تأثیرناچیزي دارند.در جدول - 2 - نسبت هاي k/nw و n/nw براي فلزات طلا و مس در طول موج هاي لیزري آورده شده است. همانطوري که جدول - 2 -
از طرفی ضریب شکست نسبی nAu/nw از مقدار 1/13در طول موج 308 nm تا مقدار کوچک 0/11 در طول موج 800nm کاهش می یابد. سپس در حوالی مادون قرمز نزدیک یعنی λ = 1064 nm این ضریب به آهستگی افزایش مییابد - ١٩/٠ - n Au/nw = در مورد نانوذرات مس نسبت kCu/nW از 1/25 در طولمقدارموج 308 nm تا5/32 در طول موج 1064 nm افزایش نشاندهد می .همچنین ضریب شکست نسبی محیطnCu/nW از مقدار1/01 در طول موج 308 nm تا مقدار 0/04 در طول موج 770 nm کاهش مییابد سپس افزایش از این طول موج شروع شده و در طول موج 1064 nm به مقدار 0/266میرسد.
نتایج شبیه سازي
در شکل - 2 - ضرایب بهره Qext براي نانوذرات طلا ودر شکل - 1 - ضرایب بهرهي Qext براي نانوذرات مس نمایش دادهاندشده. براي ذرات خیلی ریز که در شرطx<1 صدق میکنند ضریب جذب بر ضریب پراکندگی غلبه دارد. اگر بهعنوان شاخص ضریب FOM را براب 0/1در نظر بگیریم:آنگاه شعاع مرزي در گستره ي مشخصی قرار می گیرد. عدد FOM شعاعی را میدهد که پراکندگی اهمیت پیدامیکند .در شکلهاي - 1 - و - 2 - محل بیشینه آن است که توسط اولین تقریب - تقریب دو قطبی - در بسط سري ماي بدست میآید. براي گروه اول طول موج هاي بیشینه در بازهي موردنظر 27 < R < 36 nm قرار میگیرد. براي گروه دوم این بیشینه بسیار پهن است.در شکل هاي - 3 - منحنی تغییرات ضریب شاخص براي طلاو مس نشان داده شدهاست. براي شش طول موج اولیهي308ا ت 532 نانومتر گسترهي شعاع نانوذراتراز رابطهي زی تعیین میشود .
