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偏振光對奈米金顆粒與水互動之影響

為了解決XC40 T4的問題，作者王士瑋 這樣論述：

位於水中的奈米金桿與偏振光之間的互動曾引起研究者廣泛的興趣，其中最有應用價值的研究主題是單一奈米顆粒或奈米金桿與光的互動行為，被應用在將粒子固定在空間的某一處的光鑷 (optical tweezers)。至於此互動行為造成的渦流對水的熱傳性質之影響，至今尚未被廣泛研究。因此，本研究之目的是以理論分析與實驗量測來瞭解圓偏振光照射奈米金桿水溶液使金桿旋轉，所產生大量微小渦流對水溶液傳熱性質的影響。我們分為微觀下金桿引致流場熱傳模擬與宏觀下實驗模擬暨實際量測兩個部份著手。實驗設計上是設計一5mm 5mm 5mm的透明容器內含待測介質，令圓偏振光可以穿透透明容器，容器上方為熱源，下方為散熱器，以防止

水中自然對流的發生。並在上下方皆裝設溫度感測器以量測總熱傳量與容器上下的溫差。待測介質種類有(a)空氣、(b)純水、(c)CTAB水溶液、(d)奈米金桿加CTAB的水溶液，並會記錄暫態加熱、穩態加熱與加入圓偏振光的溫度變化。微觀下金桿引致流場熱傳模擬是以實驗用金桿液體濃度推算單一金桿佔據的空間當作模擬範圍。兩種實驗模擬都是以ANSYS®軟體模擬計算所得。研究結果顯示(1)微觀下熱傳模擬分析中，單一金桿隔間上下溫差在轉速0 rpm與2500 rpm兩者的差異為0.33C。(2) 在暫態加熱溫度記錄裡，溫升速率由大到小依序為(a)、(d)、(b)、(c)。而且(a)與(d)非常接近，可知(d)的

熱阻與空氣相當，其原因目前不是很清楚。(3) 三種水溶液介質在電壓調降後，穩態加熱記錄中的溫度都無趨於平緩，反而有漸漸上升之趨勢。我們僅能判斷此變化與加熱器並無關聯，但是溫度變化的成因目前不清楚。(4) 加入圓形偏振光後(d)溫度上升最為顯著，應是奈米金桿吸收光的能量使電漿子表面共振加熱水與壓克力板所致。(5) 對照本研究實驗數據、數值模擬與文獻實驗數據，我們估計金桿轉速僅有0.02 Hz，故實驗數據無法驗證模擬結果。此外也得到光強度與水溶液因GNR旋轉造成渦流的影響範圍之間的關係。