Estudio teórico de efectos fototérmicos en nanopartículas metálicas : influencias del tamaño, la geometría y los parámetros ópticos - Fernández Esteberena, Pablo Ricardo (2018)
En este trabajo se aborda en forma teórica el problema de la generación de calor mediante la absorción de ondas electromagnéticas por nanopartículas metálicas pequeñas rodeadas por un medio dieléctrico infinito. Para esto se implementa un formalismo integral que involucra al vector de Hertz y al teorema óptico para encontrar el campo dispersado por la partícula a partir de su campo interno. Para describir el campo interno se utiliza la aproximación cuasiestática, válida para partículas pequeñas con tamaños menores al de una esfera de 10 nm de radio. El método utilizado supone una alternativa más versátil que otros métodos y permite encontrar expresiones explícitas, que no pueden obtenerse al utilizar métodos numéricos. Se estudia la función dieléctrica efectiva, o corregida por tamaño, que permite dar una buena descripción de la respuesta óptica de un volumen nanoscópico de un metal, para el cual el electromagnetismo clásico, en principio, no es aplicable. Se pone un límite inferior a este modelo, que se corresponde con una esfera de 2 nm de radio. Se incorpora luego al tratamiento un grado más de libertad en la función dieléctrica: su dependencia con la temperatura. De este modo es posible obtener una expresión correcta para la fuente de calor en una nanopartícula que está siendo iluminada. Estos modelos permiten encontrar la sección eficaz de absorción y el aumento de temperatura correspondiente a un estado estacionario en nanopartículas iluminadas en el rango visible. Se aplica el método a nanopartículas esféricas y elipsoidales, compuestas de oro, y a nanopartículas esféricas recubiertas, compuestas de oro y óxido de silicio en su núcleo y su cubierta, alternativamente. Estos materiales se eligen por sus ventajas en su utilización para aplicaciones biológicas o médicas.