本文主要介绍了不同的纳米材料及其光学和光热应用。
纳米粒子的一个明显特征是尺寸小。当纳米粒子的粒径与超导相干波长、玻尔半径以及电子的德布罗意波长相当、甚至更小时，其量子尺寸效应将十分显著，使得纳米材料呈现出与众不同的光学特性，并且纳米材料对可见光具有反射率低、吸收率高的特性。
用于肿瘤光热治疗的贵金属纳米粒子包括金、银、铂和钯等。这些贵金属纳米材料均有着较强的局部LSPR效应，通过进一步调节尺寸、形状，能将这些材料的等离子体共振峰延伸到近红外区域，使其可以将吸收的近红外光转化为热能。
如何将药物分子高效集中在病灶部位并发挥作用是疾病治疗过程中的关键因素，尤其是一些疏水性或水溶性差的药物分子。基于纳米材料的载药系统的引入，实现了药物分子只在病灶部位定点释放的目的，降低了药物分子对其它组织器官的副作用，大大提高了药物分子运输到病灶部位的效率。
目前，利用影像学进行疾病诊断的方式主要有光学成像、核磁共振成像(MRI)、超声成像(US)、正电子放射断层造影术成像、单光子发射计算机化断层显像(SPECT)及计算机断层扫描(CT)。每种成像方式都有各自的不足之处，纳米材料在疾病诊断中的应用很大程度上弥补了传统成像方式的不足。
纳米材料具有常规材料所不能比拟的光学性质，将其用于构建光学生物传感新体系，不仅可大大改善传感器的检测性能，还为发展高灵敏生物传感器提供了新的思路。尽管许多纳米材料广泛应用于光学传感器的构建，但由于材料本身的性质，如易聚集、易受环境影响等，限制了这些光学传感器的实际应用。未来，研究者们需要解决应用过程中的现实问题，并将构建的传感器从实验室转换至实际应用的场景和市场中。
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