计算金纳米粒子球的光热转换效率?

热学
纳米粒子

#1

老师您好,我使用FDTD扫不同尺寸的金纳米粒子球,如果我想确定入射光强为1mW/μm,是不是在每次改变粒子半径时,也要把input power做出相应改变?按您在另一个帖子里说的,光强*纳米粒子面积=功率,所以半径50nm的颗粒我用3.14159E-05的input power、40nm的颗粒我用2.54462E-05的input power…这样对吗?


另外我将FDTD扫出来的matlab文件导入DEVICE,得出颗粒的温度分布,请问有没有办法计算颗粒的光热转换效率呢?
如:使用600nm的光激励半径为50nm的金纳米粒子,衬底Al2O3,将颗粒看作等温系统(因为颗粒内部温差很小),温度为320.745(K),我用公式Q=cmΔt算出热能为2.6442e-14(J),就是光能不知道怎么算?我直接从FDTD里的pabs_total读出吸收功率4.59431e-07,但是不知道时间该从哪里读出?用simulation time的100fs算出来好像数量级不太对。


#2

单位量纲正确吗?E的单位是伏特/米,光学强度的单位是瓦/米平方(3D仿真),参见这个帖子

你需要说明你想确定入射光强是仿真区的还是照射在粒子上的?

你可以在光学仿真的时候变光强,也可以在热学仿真的时候根据需要的功率改变ScalingFactor,两者的作用是一样的。

E-05量级(mW/μm)可能太高了吧?不知你是怎么计算的。

请你先定义光热转换效率,给出数学公式和每个量的单位。仿真有光学量,有热学量,应该能计算。

光能一般是指脉冲的能量,对于连续光,一般用功率,所以不能仅从文字上理解,需要数学表示。

我们的仿真结果是频率域的,是稳态,没有时间概念!所以要理解所要的转换效率定义,找直接与功率有关的定义。计算热功率比较合适。


#3

老师您好,感谢您的回复!
请问,我是不是不能直接从FDTD里读出照射到纳米粒子上的光能?
您所说的仿真中的光学量指的是什么呢?


#4

请你先写出来光能的数学表示式,并与仿真结果的光学量(电场E 伏特每米,功率密度 瓦每立方米)联系起来。
光学量是指光学仿真出来的量,例如E,H,颇印庭矢量,透射率反射率等。