photothermal effect

定義：通過光照而產生的熱效應。

學科：化學_物理化學_光化學

相關名詞：光子 弛豫 散射 熱擴散

圖片來源：視覺中國

【延伸閱讀】

光熱效應是指材料在吸收光能后將其轉化為熱能的過程。這種效應廣泛存在于物理、化學、生物及工程等領域，其核心機制是光子被材料吸收后，導致其內部能量態(tài)發(fā)生變化，從而釋放熱量。這種熱量的產生伴隨著光與物質相互作用時的非輻射弛豫或散射過程。

光熱效應的過程一般可以分為三個部分。首先是光子吸收。當光波照射到材料表面或內部時，材料中的原子、分子或電子吸收光子，躍遷到高能量態(tài)。其次是能量弛豫，吸收的能量通過非輻射的形式（如振動松弛或聲子散射）釋放，轉化為熱能。最后是熱擴散，熱能在材料中擴散，導致局部溫度升高，進而引發(fā)一系列物理或化學變化。不同材料對光的吸收能力及轉化能力會直接影響光熱效應的表現(xiàn)。其中金屬納米顆粒、半導體材料以及一些有機分子由于在固定波長范圍內有良好的光吸收能力，因此會具有顯著的光熱效應。

目前，光熱效應的應用領域十分廣泛，具體包括：

1.醫(yī)療領域。光熱療法利用特定材料（如金納米棒或碳納米管）在近紅外光照射下產生的熱量殺死腫瘤細胞。熱效應對周圍正常組織的損傷較小，因而具有較高的治療精度。

2.能源領域。通過結合光熱效應與催化反應的技術，用于促進化學反應（如水分解制氫或二氧化碳還原），提高能源利用效率。此外還有常見的太陽能熱水器，通過吸收太陽光將水或其他液體加熱，用于日常生活或工業(yè)過程。

3.納米技術與材料科學領域。利用光熱效應對納米結構材料進行局部改性或雕刻，以實現(xiàn)高精度的功能化設計。此外，基于光熱效應構筑的傳感器可以用于檢測溫度、氣體濃度等環(huán)境參數(shù)。

4.環(huán)境科學領域。利用光熱效應分解或去除環(huán)境中的污染物，如通過光熱催化降解有機污染物或殺滅水體中的病原體?；诠鉄嵝奶柲苷麴s技術可有效提升海水淡化的效率，為水資源匱乏地區(qū)提供可行的解決方案。

（延伸閱讀作者：海南大學機電工程學院 周騰教授）

責任編輯：張鵬輝