Generación de nanoburbujas inducidas por láser en nanopartículas metálicas: efectos térmicos y de dispersión de luz

Abstract

La generación de nanoburbujas por irradiación laser de nanopartículas presenta gran interés para diversas aplicaciones en biofotónica. En un trabajo previo presentamos un modelo que describe adecuadamente el fenómeno para bajas concentraciones de nanopartículas (< 0.1 nM) y bajas tasas de repetición de pulsos láser (< 0.5 Hz). El mismo está basado en la teoría de nucleación clásica y las ecuaciones de evolución dinámica para condensación y evaporación. En este trabajo se discuten las diferencias entre la señal acústica generada por la nanoburbuja predicha por el modelo y los resultados experimentales para los casos cuando se aumenta la tasa de repetición de los pulsos y la concentración de nanopartículas. Éstas se atribuyen al calentamiento del fluido en el entorno de las nanopartículas y a la dispersión de la radiación producida por las nanoburbujas. Estos resultados son relevantes para la estimación de la temperatura de la nanopartícula y el tamaño de la nanoburbuja.

The generation of nanobubbles by laser irradiation of nanoparticles is of great interest in various applications in biophotonics. In a previous work we presented a model that adequately describes the phenomenon at low concentration of nanoparticles (<0.1 nM) and low repetition rate laser pulses (<0.5 Hz). The model is based on the classical nucleation theory and the equations of dynamic evolution for condensation and evaporation. In this paper we discuss the differences between the acoustic signal generated by the nanobubble as predicted by the model and the experimental results for cases when the repetition rate of the pulses and the concentration of nanoparticles are increased. These are attributed to the heating of the fluid surrounding the nanoparticles and to the scattering of the radiation produced by nanobubbles. These results are relevant to estimate the temperature of the nanoparticle and the size of the nanobubble.