奈米金與近紅外雷射選擇性表面電漿共振之理論與實驗

Abstract

近年來，光熱療法已被用於治療癌腫瘤，奈米粒子之醫學上應用包括生物成像，生物感測、藥物輸送、癌細胞診斷和治療。透過改變奈米粒子的形狀由球形至奈米棒，其吸收和散射峰值的變化從可見光到近紅外的區域，並提供較大的吸收/散射截面的優勢和較深的組織穿透深度，而奈米金治療癌腫瘤的優勢在於低毒性與高選擇性。 本論文將熱傳方程式與奈米金的理論做結合，並以Wolfram Mathematica 7.0完成奈米金吸收峰值以及溫度曲線的模擬程式。實驗部分使用National Instrument LabVIEW 8.2完成了電腦溫度控制與時間控制雷射開關，將理論與實驗數據做比較，得到相似度極高的結果，驗證我們實驗的準確性與可行性。我們將奈米金溶液視作一簡單的癌細胞結構，在實驗與理論中，我們發現吸收係數小與雷射能量密度大，有助於提升內部溫度，調整適當的奈米金溶液吸收係數與雷射光能量密度的乘積值來提升奈米金溶液的內部溫度，即可殺死內部的癌細胞，再搭配雷射開關機制來控制表面溫度，便可達到內部升溫並且保護表面不過熱的目的，此特性為本論文重要新發現之一，為先前所忽略的。 除了以上描述奈米金光熱實驗與理論，本論文也發展出一套對於奈米金棒、奈米殼和感測光纖的非線性理論。