Spatiotemporal Evolution of Temperature During Transient Heating of Nanoparticle Arrays.
Spatiotemporal Evolution of Temperature During Transient Heating of Nanoparticle Arrays.
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DOI：
10.1115/1.4053196
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发表时间：
2022-03-01
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Qin Z
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Xie C;Qin Z
纳米粒子是一种很有前途的吸收外部能量并产生热量的物质。纳米粒子或纳米粒子阵列加热的集群已发现在几个生物医学应用，诊断技术和化学催化中的重要作用。各种研究揭示了纳米结构的热传递，大大推进了我们对NP阵列加热的理解。然而，有一个缺乏的分析工具和无量纲参数来描述的NP阵列的瞬态加热。在这里，我们展示了一个全面的分析瞬态NP阵列加热。首先，我们开发了一套NP阵列加热的解析解，并提供了一个有用的数学描述的二维，三维和球形NP阵列加热的温度的时空演变。在此基础上，我们引入了热分辨率的概念，它量化了最小加热时间，NP阵列尺寸，能量强度和目标温度之间的关系。最后，我们定义了一组无量纲参数，表征从受限加热到离域加热的过渡。这项研究推进了对纳米材料加热的理解，并指导NP阵列加热创新方法的合理设计。
Nanoparticles (NPs) are promising agents to absorb external energy and generate heat. Clusters of NPs or NP array heating have found an essential role in several biomedical applications, diagnostic techniques, and chemical catalysis. Various studies have shed light on the heat transfer of nanostructures and greatly advanced our understanding of NP array heating. However, there is a lack of analytical tools and dimensionless parameters to describe the transient heating of NP arrays. Here we demonstrate a comprehensive analysis of the transient NP array heating. Firstly, we develop a set of analytical solutions for the NP array heating and provide a useful mathematical description of the spatial-temporal evolution of temperature for 2D, 3D, and spherical NP array heating. Based on this, we introduce the concept of thermal resolution that quantifies the relationship between minimal heating time, NP array size, energy intensity, and target temperature. Lastly, we define a set of dimensionless parameters that characterize the transition from confined heating to delocalized heating. This study advances the understanding of nanomaterials heating and guides the rational design of innovative approaches for NP array heating.
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用于光声成像的金纳米粒子
DOI：
10.2217/nnm.14.169
发表时间：
2015-01
期刊：
Nanomedicine (London, England)
影响因子：
--
作者：
Li W;Chen X
通讯作者：
Chen X
影响因子：
3.4
作者：
Brown, William G. A.;Needham, Karina;Stoddart, Paul R.
通讯作者：
Stoddart, Paul R.
影响因子：
17.1
作者：
Hastman, David A.;Melinger, Joseph S.;Diaz, Sebastian A.
通讯作者：
Diaz, Sebastian A.
影响因子：
10.8
作者：
Adleman, James R.;Boyd, David A.;Psaltis, Demetri
通讯作者：
Psaltis, Demetri
影响因子：
2.7
作者：
Kaczmarek, K.;Hornowski, T.;Jozefczak, A.
通讯作者：
Jozefczak, A.