Uma tecnologia emergente envolvendo partículas minúsculas que absorvem luz e a transformam em fontes de calor localizadas mostra uma grande promessa em vários campos, incluindo medicamentos. Por exemplo, terapia fototérmica, um novo tipo de tratamento de câncer, envolve direcionar luz laser infravermelha para nanopartículas perto do local de tratamento.

O aquecimento localizado nesses sistemas deve ser cuidadosamente controlado, uma vez que o tecido vivo é delicado. Podem ocorrer queimaduras graves e danos aos tecidos se o aquecimento indesejado ocorrer no local errado. A capacidade de monitorar o aumento da temperatura é crucial no desenvolvimento desta tecnologia. Várias abordagens foram tentadas, mas todos eles têm desvantagens de vários tipos, incluindo a necessidade de inserir sondas ou injetar materiais adicionais.

Na edição desta semana de APL Photonics cientistas relatam o desenvolvimento de um novo método para medir temperaturas nesses sistemas usando uma forma de luz conhecida como radiação terahertz. O estudo envolveu suspensões de nanobastões de ouro de vários tamanhos em água em pequenas cubetas, que foram iluminados por um laser focado em um pequeno ponto dentro da cubeta.

As minúsculas barras de ouro absorveram a luz do laser e a converteram em calor, que se espalhou pela água por convecção. "Somos capazes de mapear a distribuição de temperatura digitalizando a cubeta com radiação terahertz, produzindo uma imagem térmica, "disse o co-autor Junliang Dong.

O estudo também analisou a variação da temperatura ao longo do tempo. "Usando um modelo matemático, somos capazes de calcular a eficiência pela qual as suspensões de nanobastões de ouro converteram a luz infravermelha em calor, "disse o co-autor Holger Breitenborn.

As menores partículas de ouro, que tinha um diâmetro de 10 nanômetros, converteu luz laser em calor com a mais alta eficiência, aproximadamente 90%. Este valor é semelhante a relatórios anteriores para essas partículas de ouro, indicando que as medições usando radiação terahertz foram precisas.

Embora as barras de ouro menores tivessem a maior eficiência de conversão de luz em calor, as maiores hastes - aquelas com um diâmetro de 50 nanômetros - exibiram a maior taxa de aquecimento molar. Esta quantidade foi introduzida recentemente para ajudar a avaliar o uso de nanopartículas em ambientes biomédicos.

"Combinando medições de transientes de temperatura no tempo e imagens térmicas no espaço em frequências terahertz, desenvolvemos uma técnica sem contato e não invasiva para caracterizar essas nanopartículas, "disse o co-autor Roberto Morandotti. Este trabalho oferece uma alternativa atraente para métodos invasivos e é uma promessa para aplicações biomédicas.