Моделювання теплових явищ у біологічних тканинах, викликаних поверхневим плазмонним резонансом у метал-графенових наночастинках
| Автори | Н.А. Смирнова1, Р.О. Малиш1, А.В. Коротун1 , В.І. Рева1 , І.М. Тітов2 |
| Афіліація |
1Національний університет «Запорізька політехніка», вул. Жуковського, 64, 69063 Запоріжжя, Україна 2UAD Systems, вул. Олександрівська, 84, 69002 Запоріжжя, Україна |
| Е-mail | andko@zp.edu.ua |
| Випуск | Том 13, Рік 2021, Номер 5 |
| Дати | Одержано 16 серпня 2021; у відредагованій формі 20 жовтня 2021; опубліковано online 25 жовтня 2021 |
| Цитування | Н.А. Смирнова, Р.О. Малиш, А.В. Коротун, та ін., Ж. нано- електрон. фіз. 13 № 5, 05010 (2021) |
| DOI | https://doi.org/10.21272/jnep.13(5).05010 |
| PACS Number(s) | 73.20.Mf, 78.67.Bf |
| Ключові слова | Метал-графенова наночастинка, Поляризовність (2) , Переріз поглинання (2) , Плазмонний резонанс (13) , Термодеструкція (2) . |
| Анотація |
Проаналізовано можливість використання розігріву біологічних тканин при збудженні поверхневих плазмонів у двошарових сферичних метал-графенових наночастинках для термодеструкції злоякісних новоутворень. Для визначення частотних залежностей діелектричної функції металевого ядра і провідності графенової оболонки використано моделі Друде і Кубо, відповідно, а розподіли температури в тканинах пухлини та оточуючих її здорових тканинах визначаються розв’язками неоднорідних рівнянь теплопровідності. Для чисельних оцінок і розрахунків використано відомі з літератури значення теплофізичних параметрів тканин пухлини і здорових тканин людини. Досліджено еволюцію частотних залежностей поляризовності і перерізів поглинання вказаних наночастинок при зміні радіусу і матеріалу металевого ядра і товщини графенової оболонки. Показано, що зі збільшенням радіусу металевого ядра або товщини графенової оболонки відбувається зростання максимальних значень уявної частини поляризовності і перерізу поглинання, що пов’язано з підсиленням взаємодії з електромагнітною хвилею зі збільшенням об’ємного вмісту металу у композитній наночастинці і високою концентрацією вільних електронів у графенових шарах. Продемонстровано можливість спектральних зсувів максимумів поляризовності і перерізу поглинання при зміні матеріалу ядра двошарової наночастинки внаслідок суттєвої різниці у значеннях частот об’ємних плазмонів і внеску іонного остову в діелектричну функцію. Встановлено, що теплопровідність в задачі про нагрівання біологічних тканин при збудженні поверхневого плазмонного резонансу у композитній наночастинці є квазістаціонарною. Доведено, що даний метод терапії раку є нешкідливим для здорових тканин, що оточують пухлину, внаслідок їх вкрай незначного нагрівання. Результати чисельного моделювання свідчать про необхідність застосування конгломерату метал-графенових наночастинок з метою підвищення ефективності терапії. |
|
Перелік посилань |
Інші статті цього номера
1) Аналіз профілю піків рентгенівської дифракційної картини наноструктури оксиду цинку [05001-1-05001-4]2) Фоточутливі гетероструктури n-Zn0.5Cd0.5O/p-InSe, виготовлені методом магнетронного розпилення [05002-1-05002-4]
3) Дослідження умов осадження тонких плівок міді з продуктів деструкції електродів перенапруженого високовольтного розряду в аргоні високого тиску [05003-1-05003-7]
4) Вплив температури відпалу на структуру та властивості феритів вісмута [05004-1-05004-7]
5) Сітчаста метаповерхня як ультра тонка чвертьхвильова пластинка [05005-1-05005-5]
6) Розпад домішкових кластерів атомів нікелю та кобальту в кремнії під впливом тиску [05006-1-05006-4]
7) Просторові розподіли станів 3p54s атомів аргону в плазмі високочастотного магнетронного розпилення з радіаційною моделлю зіткнень [05007-1-05007-9]
8) Вплив температури підкладки і вмісту магнію на розвиток морфології та люмінесценцію плівок ZnO:Mg [05008-1-05008-6]
9) Механізми релаксації електронного збудження триазидо-S-триазину [05009-1-05009-5]
10) Практичні аспекти отримання наноструктурних композитних NaCl-Fe плівок способом EB-PVD на підкладках, що обертаються [05011-1-05011-6]
11) Ультра-мініатюрна антена для надширокосмугових застосувань [05012-1-05012-4]
12) Вплив high-k діелектричних матеріалів на короткоканальні ефекти в тризатворних SOI FinFETs [05013-1-05013-6]
13) Аналіз безперехідного транзистора на основі нанодротів з гетеропереходом, нітридом металу та подвійним металевим затвором [05014-1-05014-4]
14) Структурне та морфологічне дослідження наноструктури CuO, яка осаджується водорозчинним нітрат-гемі(пентагідратом) міді (II) та NaOH як реагентами [05015-1-05015-4]
15) Аналіз характеристик I-V-T сонячних елементів на основі перовскіту CH3NH3PbBr3 [05016-1-05016-4]
16) Особливості непружних та пружних характеристик Si та SiO2/Si структур [05017-1-05017-5]
17) Тонка плівка CuO, виготовлена методом золь-гелю: характеристики для застосування в пристроях [05018-1-05018-5]
18) Експериментальний метод кількісної оцінки струмів витоку сонячних елементів за залежностями густини струму від напруги [05019-1-05019-4]
19) Одновісна модель теплового балансу сонячного колектора [05020-1-05020-5]
20) Динаміка перетворення малих ГЦК кристалів у ікосаедричні наночастинки [05021-1-05021-5]
21) Моделювання процесів в електронному газі методом Particle-in-cell [05022-1-05022-5]
22) Метод хвильових матриць для моделювання поляризаторів із діафрагмами. Чисельні результати [05023-1-05023-6]
23) Метод математичного синтезу хвилеводних поляризаторів із діафрагмами [05024-1-05024-6]
24) Ab initio дослідження електронних, магнітних та оптичних властивостей шпінелі CuRh2O4: розрахунок з перших принципів [05025-1-05025-5]
25) Епоксидні нанокомпозити з підвищеною гідроабразивною зносостійкістю для використання у транспортних засобах [05026-1-05026-5]
26) Електронна структура кристала ZnS, легованого одним або двома атомами перехідного металу (Cr, Fe) [05027-1-05027-5]
27) Модифікація целюлози наночастинками : від жому цукрової тростини до антимікробного композиту [05028-1-05028-5]
28) Радіаційна функціоналізація плівок поліетиленгліколю з багатостінними вуглецевими нанотрубками [05029-1-05029-5]
29) Застосування автодинного сенсора з підвищеною лінійністю перетворення для реєстрації широкосмугових мультиплетних спектрів ядерного квадрупольного резонансу [05030-1-05030-5]
30) Структура та механічні характеристики катодів з MAX фази Ti2AlC та осаджених іонно-плазмових покриттів [05031-1-05031-7]
31) Гідрохімічний синтез плівкових твердих розчинів HgS1 – xSex [05032-1-05032-5]
32) Технологічні аспекти формування енергоефективних фотоелектричних перетворювачів сонячної енергії [05033-1-05033-6]
33) Оптична й фотокаталітична активність нанокомпозитів ПАН/TiO2 з наночастинками анатаза і Р25 [05034-1-05034-6]
34) Приготування та характеризація вуглецево-кремнієвих гібридних наноструктур [05035-1-05035-5]
35) Дослідження покращених електрохімічних властивостей нанокомпозиту графен/Fe2O3 [05036-1-05036-5]
36) Кристали InSe, отримані стехіометричним плавленням, для застосування в оптоелектронних пристроях [05037-1-05037-5]
37) Волоконний лазер на основі фазових пластин з електронним управлінням [05038-1-05038-6]
38) Створення прототипу багатофункціонального віддаленого робота присутності для фізичних досліджень у електроніці [05039-1-05039-4]
