近期，中国科学院合肥物质科学研究院张洪文研究员团队在缺陷阻尼增强的等离子光热转换研究方面取得新的突破，相关科研成果以《Defect Damping-Enhanced Plasmonic Photothermal Conversion》为题发表在ACS Nano上（ACS Nano, 2023, 17, 10300）。

本论文的主要创新点如下：

①缺陷诱导阻尼增强的光热转换概念：论文提出了一种新策略，即通过缺陷诱导的阻尼来增强等离子体纳米结构粒子（PNPs）的光热转换效率。这种策略有利于发挥PNPs的内在特性。

②缺陷阻尼谐振子模型：为了描述PNPs结构与光热转换之间的相关性，作者建立了一个缺陷阻尼谐振子的模型。该模型能够准确复现具有局域表面等离子体共振（LSPR）远离带间跃迁的PNPs的光学性能。

③理论模型分析：通过理论模型分析，论文展示了缺陷诱导的阻尼可以显著抑制PNPs的光散射，并有效提高它们的光热转换效率。特别是对于尺寸足够大（对于金和银大于约100纳米）的PNPs，缺陷诱导的阻尼可以显著增强它们的光吸收和光热性能。

④实验验证：论文通过实验证实了理论模型的预测。特别是，通过制造富含缺陷的金纳米星（Au nanostars，GNSs），并展示出比对照组（正常或缺陷较少的PNPs）更高的光热性能和光热转换效率（提高了约23%）。

⑤体外和体内生物实验：论文进一步通过体外和体内生物实验证明，富含缺陷的PNPs在细胞和小鼠肿瘤中的光热性能显著高于正常对照组，这证实了所提出策略在实际应用中的有效性。

⑥策略的普适性和可扩展性：论文指出，这种基于缺陷的光热转换增强策略不依赖于PNPs的形态和组成，可以内在地和显著地提高足够大尺寸的PNPs的光热性能。此外，这种策略不仅适用于特定应用所需的PNPs形态和组成，还可以与现有策略结合，进一步提高它们的光热性能。

图1 热等离子纳米颗粒（PNPs）的光热应用领域

图2 非辐射阻尼对不同粒径银PNPs光热转换性能的影

图3 理论模拟具有不同非辐射阻尼因子金纳米星（GNS）的光学响应特性

图4 金纳米星（GNS）针对细胞及小鼠瘤光热治疗效果评估

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c00657

*作者简介：

  本文第一作者为博士研究生朱舒翼，通讯作者为张洪文、蔡伟平研究员。

  张洪文：研究员，博导，省学术与技术带头人，省高层次引进人才。国自然、北京市、河北省、广东省等省级科研项目评审专家；作为项目负责人主持国家重点研发计划“智能传感器”重点专项、国家自然科学基金（3项）、中科院国际合作重点项目、中科院仪器研制专项、中国博士后科学基金、企业技术研发等科研项目20余项；在材料、传感和环境等领域TOP期刊发表SCI论文50余篇，英文专著章节2部，申请国家发明专利26项，软件著作权12项，起草并实施技术标准5项，多项科研成果被上市公司、高新技术企业采用并产生较大的经济效益。

   蔡伟平：研究员、博士生导师，中科院首席科学家。新世纪百千万人才工程国家级人选，中国科学院“百人计划”，安徽省115产业工程“纳米工程化技术”创新团队 带头人，安徽省“纳米材料及应用产业技术创新战略联盟” 理事长，国家“纳米科技产业技术创新战略联盟” 副理事长，享受国务院政府特殊津贴。从事科研工作数十年，桃李满天下：国家级人才8人，其中国家杰青2人；中科院百人6人，省级百人等人才称号10余人。大部分人员均已成为985、211高校及科研院所的科研骨干力量，多人任副校长、学院院长等职。