[發(fā)明專利]一種可調控表面溫度的雙層核殼結構納米顆粒

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010107951.4
• 申請日: 2020-02-21
• 公開（公告）號: CN111500265A
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發(fā)明（設計）人: 侍曉云;李佳玉;楊振宇
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: C09K5/14
• 分類號: C09K5/14;B82Y30/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 趙毅

本發(fā)明為一種可調控表面溫度的雙層核殼結構納米顆粒，包括：納米球和納米殼，納米殼覆蓋在納米球外部；納米球由非吸收性材料制成，球殼由金屬材料制成。本發(fā)明提供的納米顆粒具有特殊的等離激元共振耦合特性，可以激發(fā)兩個表面的局域表面等離激元，從而可以實現紅外波段調節(jié)穩(wěn)態(tài)溫度、LSPR峰最大化的效果，且結構簡單，易于加工。

技術領域

本發(fā)明為一種可調控表面溫度的雙層核殼結構納米顆粒，屬于微納米制造、光熱治療、激光加熱領域。

背景技術

金屬納米顆粒輻射吸收產熱，即指輻射的電磁波(例如：光)與金屬納米顆粒在相互作用中引發(fā)局域表面等離子共振(下簡稱LSPR)，使得納米顆粒的吸收效應大大增強，并可將吸收的熱量集中于金屬納米顆粒中。吸收了大量熱量的納米顆粒可作為熱源，向周圍介質傳遞熱量，引起局部溫度增加，且具有轉化效率高、可靈活操控、高度局域化等優(yōu)點。對于核/殼型復合結構來說，通過設計不同種類及結構的的顆粒核芯和殼層，使顆粒表現不同的目標性質，以匹配不同應用領域的需要。結合實際的應用背景，可對復合納米顆粒進行針對性的設計，以核/殼型復合結構為例，一方面是采用性質相對穩(wěn)定的外殼來保護內核粒子不發(fā)生物理、化學變化，另一方面是希望外殼能改善內核粒子的表面電性、表面活性以及穩(wěn)定性、分散性等，通過表面包覆可以將外殼粒子特有的電磁性能、光學性能、催化性能賦予內核粒子。

納米顆粒實現產熱的前提是具有輻射吸收特性，目前關于納米顆粒增強吸收的成果已經較多，但輻射吸收效果最好的結構不一定產熱能力最強。核殼結構納米顆粒的產熱規(guī)律仍然有許多待解決的問題，這一定程度上阻礙了納米顆粒吸收產熱特性在實際領域中的應用。尤其是實現更高的顆粒表面溫度，成為當前核殼納米顆粒結構優(yōu)化的一個重要方向。

結合實際應用探究發(fā)現，將金屬材料與非吸收性電介質內外層包覆形成球形、方形等形狀的復合納米粒子，核殼納米顆粒可通過改變顆粒核殼半徑比、形狀、內外層順序對LSPR位置及空間溫度分布進行調制。核殼納米顆粒和各結構參數之間的依賴關系較為復雜，實際應用中如何選取合適的結構參數仍然缺乏較為系統(tǒng)的理論指導。

發(fā)明內容

本發(fā)明目的在于提供一種可調控表面溫度的雙層核殼結構納米顆粒。

實現本發(fā)明目的提供技術方案如下：

本發(fā)明提供一種可調控穩(wěn)態(tài)溫度的核殼結構納米顆粒，包括：納米球和納米殼，納米殼覆蓋在納米球外部；納米球由非吸收性材料制成，球殼由金屬材料制成。

進一步的，球殼為Au，納米球為SiO₂。

其中，SiO₂的半徑為30nm，Au的殼厚為5-12nm。

SiO₂的半徑為30nm，Au的殼厚為8nm。

進一步的，球殼為Fe3O4，納米球為SiO₂。

其中，SiO₂的半徑為30nm，Fe3O4的殼厚為5-12nm。

SiO₂的半徑為30nm，Fe3O4的殼厚為12nm。

本發(fā)明相對于現有技術相比具有顯著優(yōu)點如下：

1、本發(fā)明利用納米顆粒輻射吸收產熱現象的納米熱源具有納米尺度局部加熱，熱慣性極小的特點，并且可以通過光照這種非接觸式的控制方式控制熱源的溫度大小，這些是普通熱源所不具備的優(yōu)勢；

2、本發(fā)明考慮了單一材料顆粒在實際應用中的局限性，采用吸收性介質、非吸收性介質組合形成核殼結構納米顆粒，并計算得到不同結構參數核殼納米顆粒的穩(wěn)態(tài)溫度，根據結構參數與穩(wěn)態(tài)溫度間的規(guī)律，可設計在不同應用中最適合的核殼結構。

附圖說明

圖1為核雙層殼納米顆粒示意圖。