Plasma-Mediated Nanocavitation and Photothermal Effects in Ultrafast Laser Irradiation of Gold Nanorods in Water
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Notice bibliographique
Résumé
We present a theoretical and experimental study that reveals the physical mechanism underlying the response of an in-resonance gold nanorod (AuNR) in water to a near-infrared ultrafast laser pulse. Results reveal the presence of two different regimes of interaction, depending on the irradiation fluence. For fluences below 3 mJ/cm 2, AuNRs are in the so-called absorption regime and are shown to strongly absorb energy, leading to a fast temperature increase revealed by the onset of characteristic mechanical vibration of the structure. In situ measurement demonstrates a permanent deformation of the AuNRs occurring for fluences over 100 μJ/cm 2 . In the absorption regime, we show the formation of a nanoscale plasma around the structure, dominated by a photothermal emission from the AuNR, and the generation of a pressure wave. However, no cavitation occurs under the deformation threshold fluence (100 μJ/cm 2 ). For fluences over 3 mJ/cm 2, in the near-field regime, the energy transfer is dominated by the enhanced near-field around the particle that directly ionizes and heats a nanoplasma in the surrounding water. We theoretically show that bubbles with diameters ≈ 490 nm can be generated in this near-field regime for an incident fluence of 200 mJ/cm 2 . In situ optical characterization of the produced bubbles supports this result and shows that bubbles with diameters ≈ 200–600 nm can be generated for fluences ranging 100–400 mJ/cm 2 . Important shielding of the laser–nanostructure interaction by the surrounding plasma is shown to decrease considerably the near-field enhancement, the energy absorption, and the diameter of the generated bubbles and may explain the smaller bubbles generated around in-resonance 10 × 41 nm 2 AuNRs when compared to off-resonance 25 × 60 nm 2 AuNRs and 100 nm AuNPs.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
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