Η ακτινοβολία laser είναι ένα πολύ ισχυρό και σημαντικό μέσο στην σύγχρονη νανοτεχνολογία. Η επιλογή των νανοσωματιδίων για επίτευξη σημαντικών αποτελεσμάτων σε βιολογικές εφαρμογές και φωτοθερμικές θεραπευτικές εφαρμογές βασίζεται στις οπτικές ιδιότητες των νανοσωματιδίων και στην αλληλεπίδραση τους με ισχυρά ηλεκτρικά πεδία δεσμών laser. Στην παρούσα εργασία γίνεται μια εκτενής αναφορά στις φωτοθερμικές και πλασμονικές ιδιότητες διαφόρων μετάλλων του περιοδικού πίνακα μέσω της βιβλιογραφικής ανασκόπησης για διάφορα νανοσωματίδια διαφορετικού σχήματος και μεγέθους. Στο πρώτο κεφάλαιο παρατίθεται η βασική θεωρία του μοντέλου Drude-Lorentz και της διηλεκτρικής συνάρτησης. Στο δεύτερο μέρος εισάγεται η έννοια του πλασμονίου και της θεωρίας Mie που περιγράφει την αλληλεπίδραση των νανοσωματιδίων με μια δέσμη laser. Στην συνέχεια αναλύονται φάσματα απορρόφησης, σκέδασης και διαπερατότητας για νανοσωματίδια κυρίως χρυσού διαφορετικών σχημάτων (σφαίρας, ράβδου, κελύφους κτλ) και γίνεται εκτίμηση της φωτοθερμικής τους απόδοσης σε σχέση με την επίδραση του σχήματος τους. Στο τρίτο μέρος, μελετάται η σύνθεση νανοσωματιδίων GaO με την μέθοδο απομάκρυνσης με παλμικό laser (pulse laser ablation) και από την ανάλυση των φασμάτων και εικόνων μικροσκοπίας, παρατηρούμε πως επηρεάζονται τα νανοσωματίδια από διαφορετικές εντάσεις ακτινοβολίας laser. Επιπλέον μελετάμε νανοσωματίδια Fe_3 O_4 και την φωτοθερμική τους επίδοση για πιθανή χρήση τους σε θεραπείες καρκίνου. Στη συνέχεια γίνεται εκτενής αναφορά και ανάλυση φασμάτων διάφορων μετάλλων με έμφαση στο χρυσό και τον άργυρο και αναλύεται η χημική-θερμική σταθερότητα και η φωτοανθεκτικότητα (photostability) τους. Τέλος γίνεται αναφορά σε πλασμόνια πυρίμαχων υλικών που αντέχουν σε υψηλές θερμοκρασίες. Στο τελευταίο μέρος παρουσιάζονται κάποιες από τις πολλές εφαρμογές των πλασμονίων που υπάρχουν στην διεθνή βιβλιογραφία όπως τα φωτοβολταϊκά και η μαγνητική εγγραφή με υποβοήθηση ή HAMR
Laser is a powerful and important scientific tool in modern nanotechnology. The selection of nanoparticles for achieving important results in biological application and photothermal therapeutic applications is based on the optical properties of nanoparticles and their interaction with strong laser electric fields. In the present thesis, an extensive report on the photothermal and plasmonic properties of various periodic metals is presented through the literature review for various nanoparticles of different shapes and sizes. The first chapter presents the basic theory of Drude-Lorentz model and the dielectric function. The second part introduces the concept of the plasmon and Mie theory describing the interaction of nanoparticles with a laser beam. In the following, absorption, scattering and transmittance spectra for mainly gold nanoparticles of different shapes (sphere, rod, shell etc.), are analyzed and their photothermal efficiency is estimated in relation to the effect of their shape. In the third part, the synthesis of GaO nanoparticles by the pulsed laser ablation (PLA) is studied; from the analysis of spectra and microscopy images reveal how the nanoparticles are affected by different laser irradiation intensities. In addition, we study Fe_3 O_4 nanoparticles and their photothermal performance and their potential for use in cancer treatments. In the following, extensive reference and analysis of spectra of various metals with emphasis on gold and silver is made and their chemical-thermal stability and photostability is analyzed. Finally, plasmons of refractory materials resistant to high temperatures are reported. In the last part we present some of the many applications of plasmons that exist in the international literature such as photovoltaics and magnetic assisted magnetic recording or HAMR
Αλληλεπίδραση με laser και φωτοθερμική συμπεριφορά πλασμονικών κολλοειδών νανοσωματιδίων