برای اطلاع از آخرین مقالات علمی و اخبار کرونا(COVID-19) کلیک کنید

مشخصات مقاله

عنوان نشریه: 
 
اطلاعات شماره: 
 
عنوان مقاله: 

مطالعه فرآيند گرمايش نانوذرات طلا در نانوپزشکي ليزري

 
نویسندگان: 
 
آدرس:  
* مرکز تحقیقات نانوپترونیکس، دانشگاه علم و صتعت ایران
 
چکیده: 

مقدمه: بر هم کنش پالس هاي ليزري بسيار کوتاه با نانوذرات طلا در محيط هاي بيولوژيکي براي تخريب سلول هاي سرطاني، باکتري ها، ويروس ها و DNA به کار مي رود. پالس هاي ليزري بسيار کوتاه انرژي بسيار زيادي را بر روي ذره بسيار کوچک فلزي متمرکز مي کنند. فوتون هايي که توسط الکترون هاي آزاد ذره جذب مي شوند، به شبکه کريستالي ذره و سپس به محيط اطراف منتقل مي شوند. بنابراين نانوذرات به صورت متمرکز باعث انتقال گرما از پالس هاي بسيار کوتاه به سلول هاي هدف مي شوند. شبيه سازي اين فرآيند تاثير به سزايي در تحقيقات اين حوزه دارد و با استفاده از نتايج آن مي توان به طور پيش بيني شده عمل نمود.
روش بررسي: در ميان نانوساختارها نانوذرات طلا کانديداي مناسبي براي فرآيند گرمايش ليزري هستند، زيرا آن ها جذب کننده هاي نوري قوي، پايدار و غيرسمي هستند که به راحتي به پروتئين ها متصل مي شوند و خواص اپتيکي آن ها تنظيم پذير مي باشد. دو مدل دمايي براي محاسبه دماي الکترون ها و دماي شبکه کريستال نانوذره وجود دارد. مدل تک دمايي که دماي يکساني براي الکترون ها و کريستال نانوذره فرض مي کند و مدل دودمايي که براي پالس هاي ليزري بسيار کوتاه به کار مي رود. پالس هاي کوتاه قبل از انتقال کامل انرژي الکترون ها به شبکه به اتمام مي رسند و بنابراين دماي الکترون ها و شبکه متفاوت است. براي شبيه سازي فرآيند گرمايش نانوذرات طلا از تقريب گرمايي يکنواخت و مدل تک دمايي استفاده شده است. اندازه کوچک نانوذرات در مقايسه با طول موج تابش ليزري تاييد مي کند که اين مدل تقريب مناسبي براي گرمايش نانوذرات پس از تابش پالس هاي ليزري بسيار کوتاه فمتوثانيه، پيکوثانيه و نانوثانيه مي باشد. در مدت اعمال پالس ليزري، انتقال گرما به محيط اطراف اندک است اما، زماني که پالس شروع به تنزل مي کند، انتقال گرما از ذره به محيط اطراف به طور قابل ملاحظه اي افزايش مي يابد. تلفات دما براي پالس هاي نانوثانيه اي به دليل طول پالس طولاني تر نسبت به ديگر پالس ها بيشتر مي باشد. تاثيرحضور نانوذرات در محيط هاي بيولوژيکي مختلف از جمله آب، خون، پروستات، چربي و تومور بر روي ديناميک گرمايي ليزري نانوذرات طلاي 30 نانومتري بررسي مي شود.
يافته ها: واکنش گرمايي نانوذرات طلا در خون، پروستات و تومور با حالتي که محيط اطراف آب مي باشد، مشابه و قابل مقايسه است. اما، نانوذرات در محيط چربي به دليل اينکه رسانايي گرمايي کمي دارد، بيشترين دما را در همان سطح انرژي و طول پالس ليزري در مقايسه با ديگر محيط هاي بيولوژيکي به دست مي آورند. ديناميک دمايي ذرات به تلفات گرمايي از سطح نانوذرات به محيط اطراف حساس مي باشند. در رژيم فمتوثانيه، طول پالس ليزر بسيار کوچک مي باشد و محيط با مشخصات گرمايي بالا هم نمي تواند دما را در طول پالس به ميزان چشمگيري کاهش دهد. اما، در رژيم هاي پيکو و نانوثانيه محيط با رسانايي گرمايي کم هم مي تواند دماي نانوذرات را به مقدار زيادي تغيير دهد. با بررسي مقالات ديگر، نتايج تئوري توسط آزمايش هاي عملي تصديق شده است. به طوري که ماکزيمم دما براي فمتو، پيکو و نانو به ترتيب حدودا 1020، 1005 و 7000 درجه کلوين در شدت ليزر mJ/cm2 mJ/cm2  1 و mJ/cm2 10 مي باشد. همچنين مقايسه مدل تک دمايي در اين مقاله با مدل دودمايي در مقالات ديگر نشان مي دهد که مدل دودمايي تنها براي رژيم فمتو ثانيه کاربرد دارد که دماي الکترون ها از دماي شبکه متفاوت است، اما، اين روش براي طول پالس هاي طولاني تر (پيکو و نانوثانيه)، کاربردي ندارد و حتي به دليل عدم درنظر گرفتن تلفات گرمايي از سطح نانوذره به محيط اطراف، نتايج به دست آمده از صحت کافي برخوردار نيست.
نتيجه گيري: نتايج حاصل از اين مقاله نشان مي دهد که مدل تک دمايي روشي مناسب براي درک بر هم کنش پالس هاي ليزري کوتاه با نانوذرات فلزي مي باشد. زيرا درصورتي که اندازه نانوذره از طول موج تابش ليزر بسيار کوچک تر باشد، تاخير زماني بين برهم کنش الکترون و شبکه کريستالي قابل اغماض است و نتايجي مشابه با نتايج مدل دودمايي به دست مي آيد.

 
کلید واژه: 

 
موضوعات مرتبط: 
 
ارجاعات: 
  • ندارد
 
 
مقالات نشریه ای مرتبط: 
 
مقالات همایشی مرتبط: 
 

  چکیده انگلیسی بازدید یکساله 106
 
 
آخرین های بلاگ
ورود به بلاگ مرکز اطلاعات علمی