МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПОГЛОЩЕНИЯ ЭНЕРГИИ В ВОДЕ ВБЛИЗИ ПОВЕРХНОСТИ ЗОЛОТОЙ НАНОЧАСТИЦЫ ПРИ ОБЛУЧЕНИИ ФОТОНАМИ РЕНТГЕНОВСКОГО ДИАПАЗОНА

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Методом Монте-Карло проведено моделирование процессов вторичной ионизации и поглощения энергии в воде вокруг золотых наночастиц диаметром от 2 до 100 нм после фотоионизации наночастиц фотонами с энергиями в диапазоне от 20 до 80 кэВ. Рассчитаны спектры испускаемых наночастицами вторичных фотонов и электронов, возникающих в процессе каскадных распадов внутренних вакансий в ионизированных атомах золота. Рассчитаны средние энергии, переизлучаемые наночастицами вместе с вторичными фотонами и электронами, в зависимости от диаметра наночастиц, а также радиальные зависимости локальной поглощенной дозы в воде вблизи поверхности наночастиц различного диаметра. Показано, что большую часть энергии поглощенных наночастицей первичных фотонов наночастица переизлучает вместе с фотоэлектронами и оже-электронами. При этом наибольший вклад в количество актов вторичной ионизации и поглощенную дозу вблизи поверхности наночастицы вносят оже-электроны, образующиеся в результате каскадной релаксации вакансий во внутренних электронных оболочках атомов золота.

Об авторах

А. П Чайников

Ростовский государственный университет путей сообщения

Email: chaynikov.a.p@gmail.com
Ростов-на-Дону, Россия

А. Г. Кочур

Ростовский государственный университет путей сообщения

Ростов-на-Дону, Россия

А. И Дуденко

Ростовский государственный университет путей сообщения

Ростов-на-Дону, Россия

Список литературы

  1. Y. Liu, P. Zhang, F. Li, X. Jin, J. Li, W. Chen, and Q. Li, Theranostics 8, 1824 (2018); https://doi.org/10.7150/thno.22172.
  2. Z. Kuncic and S. Lacombe, Phys.Med. Biol. 63, 02TR01 (2018); https://doi.org/10.1088/1361-6560/aa99ce.
  3. Ю.А. Финогенова, А.А. Липенгольц, В.А. Скрибицкий, К.Е.Шпакова, А.В.Смирнова, А.В.Скрибицкая, Н.Н. Сычева, Е.Ю. Григорьева, Медицинская физика 3, 70 (2023); https://doi.org/10.52775/1810-200X-2023-99-3-70-86.
  4. A.G. Kochur, A.P. Chaynikov, A. I. Dudenko, and V.A.Yavna, J.Quant. Spectrosc.Radiat.Transf. 286, 108200 (2022); https://doi.org/10.1016/j.jqsrt.2022.108200.
  5. A.P. Chaynikov, A.G. Kochur, A. I. Dudenko, and V.A.Yavna, J.Quant. Spectrosc.Radiat.Transf. 310, 108714 (2023); https://doi.org/10.1016/j.jqsrt.2023.108714.
  6. A.P. Chaynikov, A.G. Kochur, A. I. Dudenko, and V.A.Yavna, J.Quant. Spectrosc.Radiat.Transf. 302, 108561 (2023); https://doi.org/10.1016/j.jqsrt.2023.108561.
  7. F. Moradi, K. Rezaee Ebrahim Saraee, S.F. Abdul Sani, and D.A. Bradley, Radiat.Phys.Chem. 180, 1 09294 (2021); https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2020.109294.
  8. S. Incerti et al., Int. J.Model. Simul. Sci.Comput. 1, 157 (2010); https://doi.org/10.1142/S1793962310000122.
  9. Taheri, M. U. Khandaker, F. Moradi, and D. A. Bradley, Radiat. Phys.Chem. 212, 111146 (2023); https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2023.111146.
  10. J.M. Fernandez-Varea, G.Gonzalez-Munoz, M.E.Galassi, K. Wiklund, B.K. Lind, A. Ahnesjo, and N. Tilly, Int. J.Radiat.Biol. 88, 66 (2012); https://doi.org/10.3109/09553002.2011.598209.
  11. S.T. Perkins, D.E. Cullen, and M.H. Chen, J. Rathkopf, J. Scofield, and J.H. Hubbell, Tables and Graphs of Atomic Subshell and Relaxation Data Derived from the Llnl Evaluated Atomic Data Library (Eadl), Z =1–100, Technical Report UCRL-50400, Vol. 30 (1991).
  12. A.P. Chaynikov, A.G. Kochur, A. I. Dudenko, and V.A. Yavna, Opt. Spectrosc. 131, 529 (2023); http://dx.doi.org/10.61011/EOS.2023.04.56366.456022.
  13. A.P.Chaynikov,A.G.Kochur,A. I.Dudenko, I.D.Petrov, and V.A. Yavna, Phys. Scr. 98, 025406 (2023); https://doi.org/10.1088/1402-4896/acb407.
  14. A.P. Chaynikov, A.G. Kochur, A. I. Dudenko, and V.A. Yavna, Phys. Scr. 98, 095402 (2023); https://doi.org/10.1088/1402-4896/aceaee.
  15. A.P. Chaynikov, A.G. Kochur, and A. I. Dudenko, Phys. Scr. 99, 045407 (2024); https://doi.org/10.1088/1402-4896/ad3157.
  16. A.G. Kochur, A. I. Dudenko, V. L. Sukhorukov, and I.D. Petrov, J.Phys.B: At.Mol.Opt.Phys. 27, 1709 (1994); https://doi.org/10.1088/0953-4075/27/9/011.
  17. A.G. Kochur, V. L. Sukhorukov, A. J. Dudenko, and P.V. Demekhin, J. Phys.B: At.Mol.Opt.Phys. 28, 387 (1995); https://doi.org/10.1088/0953-4075/28/3/010.
  18. S. Kucas and R. Karazija, Phys. Scr. 47, 754 (1993); https://doi.org/10.1088/0031-8949/47/6/012.
  19. A.P. Chaynikov, A.G. Kochur, A. I. Dudenko, and V.A. Yavna, Phys. Scr. 98, 095406 (2023); https://doi.org/10.1088/1402-4896/acef6e.
  20. A.G. Kochur, A.P. Chaynikov, and V.A. Yavna, Eur.Phys. J.D 73, 80 (2019); https://doi.org/10.1140/epjd/e2019-90185-2.
  21. A.G. Kochur, A.P. Chaynikov, and V.A. Yavna, J. Electron Spectrosс.Relat. Phenomena 238, 146863 (2020); https://doi.org/10.1016/j.elspec.2019.05.012.
  22. A.P. Chaynikov, A.G. Kochur, and V.A. Yavna, Radiat.Eff.Defects Solids 177, 814 (2022); https://doi.org/10.1080/10420150.2022.2082296.
  23. А. П. Чайников, А. Г. Кочур, А. И. Дуденко, ЖЭТФ 164, 927 (2023); https://doi.org/10.31857/S0044451023120076.
  24. I. Fabrikant, S. Eden, N. J. Mason, and J. Fedor, Adv.Atom.Mol.Opt.Phys. 66, 545 (2017); https://doi.org/10.1016/bs.aamop.2017.02.002.
  25. R. Kau, I.D. Petrov, V. L. Sukhorukov, and H. Hotop, Z.Phys.D Atom., Mol.Clust. 39, 267 (1997); https://doi.org/10.1007/s004600050137.
  26. V. L. Sukhorukov, I.D. Petrov, B.M. Lagutin, A. Ehresmann, K.-H. Schartner, and H. Schmoranzer, Phys.Rep. 786, 1 (2019); https://doi.org/10.1016/j.physrep.2018.10.004.
  27. А. Ф. Аккерман, Моделирование траекторий заряженных частиц в веществе, Энергоатомиздат, Москва (1991).
  28. J.H. Hubbell and S.M. Seltzer, X-Ray Mass Attenuation Coefficients, NIST Standard Reference Database 126, NIST, PML, Radiation Physics Division (2004); https://dx.doi.org/10.18434/T4D01F.
  29. И.И. Собельман, Введение в теорию атомных спектров, Наука, Москва (1977) [ I. I. Sobelman, Introduction to the Theory of Atomic Spectra, Elsevier (1972); https://doi.org/10.1016/C2013-002394-8].
  30. Jablonski, F. Salvat, and C. J. Powell, NIST Electron Elastic-Scattering Cross-Section Database, Version 3.2, NIST, Gaithersburg, MD (2010); https://dx.doi.org/10.18434/T4NK50.
  31. Y.-K. Kim and M.E. Rudd, Phys.Rev.A 50, 3954 (1994); https://doi.org/10.1103/PhysRevA.50.3954.
  32. Y.-K. Kim, J. P. Santos, and F.Parente, Phys.Rev.A 62, 052710 (2000); https://doi.org/10.1103/PhysRevA.62.052710.
  33. M. B. Shah, D. S. Elliott, and H.B. Gilbody, J. Phys.B: At.Mol. Phys. 20, 3501 (1987); https://dx.doi.org/10.1088/0022-3700/20/14/022.
  34. Y.-K. Kim and J.-P. Desclaux, Phys.Rev.A 66, 012708 (2002); https://doi.org/10.1103/PhysRevA.66.012708.
  35. W.R. Thompson, M.B. Shah, and H.B. Gilbody, J. Phys.B: At.Mol.Opt.Phys. 28, 1321 (1995); https://dx.doi.org/10.1088/0953-4075/28/7/023.
  36. Brook, M. F.A. Harrison, and A.C.H. Smith, J. Phys.B: At.Mol. Phys. 11, 3115 (1978); https://dx.doi.org/10.1088/0022-3700/11/17/021.
  37. W. Hwang, Y.-K. Kim, and M.E. Rudd, J.Chem. Phys. 104, 2956 (1996); http://dx.doi.org/10.1063/1.471116.
  38. M.A. Bolorizadeh and M.E. Rudd, Phys.Rev.A 33, 882 (1986); https://doi.org/10.1103/PhysRevA.33.882.
  39. M. J. Berger, J.H. Hubbell, S.M. Seltzer, J. Chang, J. S. Coursey, R. Sukumar, D. S. Zucker, and K. Olsen, NIST Standard Reference Database 8 (XGAM), NIST, PML, Radiation Physics Division (2010); https://dx.doi.org/10.18434/T48G6X.
  40. C. J. Powell and A. Jablonski, J. Phys.Chem.Ref. Data 28, 19 (1999); https://doi.org/10.1063/1.556035.
  41. J.C. Ashley, J. Electron Spectros.Relat. Phenomena 50, 323 (1990); https://doi.org/10.1016/0368-2048(90)87075-Y.
  42. P. de Vera and R. Garcia-Molina, J. Phys.Chem.C 123, 2075 (2019); https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.8b10832.
  43. S. Tanuma, S. Ichimura, K. Goto, and T. Kimura, J. Surf.Analysis 9, 285 (2002); https://doi.org/10.1384/jsa.9.285.
  44. H. Shinotsuka, S. Tanuma, and C. Powell, Surf. Interface Analysis 54, 534 (2022); https://doi.org/10.1002/sia.7064.
  45. N. Sinha and B. Antony, J.Phys.Chem.B 125, 5479 (2021); https://doi.org/10.1021/acs.jpcb.0c10781.
  46. Z. Tan, Y. Xia, M. Zhao, and X. Liu, Radiat. Environ.Biophys. 45, 135 (2006); https://doi.org/10.1007/s00411-006-0049-0.
  47. Akkerman and E. Akkerman, J.Appl.Phys. 86, 5809 (1999); https://doi.org/10.1063/1.371597.
  48. J. H. Hubbell, Int. J. Appl. Radiat. Isot. 33, 1269 (1982); https://doi.org/10.1016/0020-708X(82) 90248-4.
  49. S. J. McMahon et al., Sci.Rep. 1, 18 (2011); https://doi.org/10.1038/srep00018.
  50. И. В. Щегольков, И. Н. Шейно, В. Ф. Хохлов, А. А. Липенгольц, Медицинская физика 4, 12 (2010).
  51. И.А. Конобеев, Ю.А. Кураченко, И.Н. Шейно, Известия высших учебных заведений. Ядерная энергетика 1, 155 (2019); https://doi.org/10.26583/npe.2019.1.14.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024