تاثیر زاویه قطبش نور بر خواص پلاسمونی و ترموپلاسمونی نانوچارچوب‌های دوتایی ستاره‌ای‌شکل طلا جهت استفاده در نورگرما درمانی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه فیزیک ، دانشکده علوم پایه ، دانشگاه قم ، قم

چکیده
در این پژوهش، اثر زاویۀ قطبش نور فرودی بر رفتار پلاسمونی و ترموپلاسمونی نانوچارچوب‌های دوتایی ستاره‌ای شکل طلای پنج‌شاخه با حفره‌ای از جنس آب به‌صورت متقارن، با بهره­گیری از روش عددی FDTD بررسی شده است. نتایج این شبیه‌سازی­ها نشان می­دهد که تغییر زاویه قطبش نور فرودی از ۰ تا ۹۰ درجه، به‌ویژه در مُد پلاسمونی اول، منجر به جابه‌جایی طیف جذب و افزایش 117 برابری میدان الکتریکی موضعی می­شود. افزایش دمای موضعی تا ºC140 و ارتباط آن با چگالی توان گرمایی تولیدشده، پتانسیل این ساختارها را در نورگرما درمانی تأیید می‌کند؛ در حالی‌که مُد پلاسمونی دوم نسبت به تغییرات زاویه قطبش حساس نیست. در ضمن طول‌موج ۱۸۰۰ نانومتر به‌عنوان نقطه ایزوبستیک معرفی می‌شود که در آن پاسخ نوری ساختار نسبت به زاویۀ قطبش نور فرودی مستقل است. این نتایج گویای قابلیت مهندسی پاسخ نوری و حرارتی نانوچارچوب‌های مورد مطالعه از طریق کنترل زاویه قطبش با هدف توسعه کاربردهای نانوفوتونیک است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله English

The influence of polarization angle on plasmonic and thermoplasmonic properties of star-shaped nanoframes for use in photothermal therapy

نویسندگان English

Abbas Azarian
Shaghayegh Zamaninajafabadi
Department of Physics, University of Qom, Qom, Iran
چکیده English

In this study, the influence of the polarization angle on the plasmonics and thermoplasmonics properties of star-shaped gold dimer nanoframes (SGDNs) with five branches is investigated using the finite-difference time-domain (FDTD) method. Notably, varying the polarization angle shifts the first localized surface plasmon resonance (LSPR) peak, while the second plasmonic mode remains unaffected. This asymmetry arises from the anisotropic geometry of the SGDNs. The simulation results show that for light polarization parallel to the dimer axis, the SGDNs can increase the local electric field up to 117 times, and the highest temperature change in the SGDNs, with a value of ΔTmax=140°C, is observed under this light polarization. Also, λ=1800 nm for the SGDNs is identified as an isosbestic point, which is independent of illumination polarization, and this characteristic can be utilized in photothermal therapy.

کلیدواژه‌ها English

Thermoplasmonic
Surface plasmon resonance
Photothermal therapy
Dimer nanoframes
Isosbestic points
  1. G Baffou, F Cichos and R Quidant, Natur Mater 19 (2020) 946.
  2. V Ruhoff, et al.,Nano Lett 3 (2024) 777.‏
  3. A Indhu, et al., Beil J. Nanotech 14 (2023) 380.
  4. S Zhang, et al., Sol. Energy Mater. Sol. Cells 282 (2025) 113416.‏
  5. Z Yang, et al., Med. Rep 20 (2019) 5.‏
  6. A Akouibaa, et al., Drug Deliv. Sci. Technol 95 (2024) 105559.
  7. E Ferrari, Biosensors 13 (2023)
  8. K Sztandera, et al., Pharm 16 (2018) 1.
  9. R Yang, et al., View 3 (2022) 20200171.
  10. Baffou, et al., App Phys Lett 94 (2009)  
  11. Das, U, et al., Phys. J.Plus 137 (2022) 1248.
  12. G Baffou and R Quidant,  Laser Photonics Rev. 7 (2013)
  13. G Baffou, Thermoplasmonics 1 (2017) 36.
  14. G Liu, Thermoplasmonics 1 (2024) 72. 
  15. L Khosravi Khorashad, et al., Phys. Chem C 120 (2016) 13215.
  16. S Manrique-Bedoya, et al., Phys. Chem C 124 (2020) 17172.
  17. P Johnson and B Christy, Rev.B 6 (1972) 4370.
  18. X Cui, , et al., Rev. 123 (2023) 6891.
  19. Baffou, et al,. App. 9 (2020) 108.
  20. A Azarian and S Zamani, J. Phys. Res. 24 (2024) 263.
  21. A Azarian and S Zamani, Quantum Electron. 57 (2025) 1.

تحت نظارت وف بومی