2.7 Applications and Outlook . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
2.7.1 Photothermal Conversion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
2.7.2 Outlook . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
3 Apertureless Scanning Near-Field Optical Lithography . . . . . . . . . 113
Ignacio Falcón Casas and Wolfgang Kautek
3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
3.2 Fundamentals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
3.2.1 Near-Field Tip Enhancement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
3.2.2 Parameters Affecting Near-Field Tip Enhancement . . . . 115
3.3 Thermal Effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
3.3.1 Tip Temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
3.3.2 Tip Thermal Expansion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
3.3.3 Cantilever Thermomechanical Behaviour . . . . . . . . . . . 121
3.3.4 Non-contact Heat Transfer Between a Hot Tip
and a Substrate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
3.4 Experimental Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
3.4.1 Continuous Wave Lasers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
3.4.2 Nanosecond and Femtosecond Pulse Lasers . . . . . . . . . 123
3.4.3 Near-Field Enhancement Factor . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
3.5 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
4 Laser-Induced Synthesis and Processing of Nanoparticles
in the Liquid Phase for Biosensing and Catalysis . . . . . . . . . . . . . . 133
Giuseppe Compagnini, Marcello Condorelli, Carmelo La Rosa,
Luisa D’Urso, Salvatore Scirè, Roberto Fiorenza, Simona Filice,
and Silvia Scalese
4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
4.2 Fundamentals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
4.2.1 Liquid Phase Laser Ablation of Solid Targets . . . . . . . 135
4.2.2 Irradiation of Nanoparticles Colloids . . . . . . . . . . . . . . 140
4.3 Case Studies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
4.3.1 SERS Biosensing of Proteins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
4.3.2 Environmental Applications: Dye Removal,
Antibacterial Activity, and Photocatalytic H 2
Production . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
Contents
xi