Fototermiska

Fototermiska effekter avser processer där energi från ljus omvandlas till värme i ett material. Begreppet används inom fysik, kemi och materialvetenskap för att beskriva hur absorberande ämnen konverterar ljusenergi till termisk energi utan att ljuset resulterar i ett fortsatt fotonutsläpp. Fototermiska fenomen uppträder när excitationsrelaxation eller plasmoniska resonanser leder till snabb omvandling av energi till värme.

Den grundläggande mekanismen är att den absorberade ljusenergin inte uteslutande avges som ljus, utan omvandlas till vibronisk energi och värme genom icke-radiativ relaxation. I material med lokala plasmoner, såsom metalliska nanopartiklar, uppstår starkt absorberande resonanser som snabbt omvandlar energi till värme via elektron-phonon- och relaterade processer. Plasmoniska och icke-plasmoniska fototermiska material kan anpassa sin absorption till olika våglängder, ofta inom det nära infraröda området där vävnadens genomtränglighet är högre.

Vanliga fototermiska material inkluderar metalliska nanopartiklar (t.ex. guld och silver), kolbaserade material som grafen och kolnanorör, samt vissa organiska och perovskitbaserade system. Dessa material används ofta i applikationer där konvertering av ljus till värme är fördelaktig, såsom när man vill producera värme lokalt eller generera ånga.

Användningsområden omfattar fototermisk terapi (PTT) inom medicin, fototermisk bildbehandling och detektion, samt termisk energiomvandling i solvärmesystem och i mindre skala för avsaltning och ångproduktion. Forskningen fokuserar på att förbättra effektivitet, kontroll av värmedistribution och biokompatibilitet hos fototermiska material.