УДК: 620.3

Особенности терагерцовых спектров наночастиц оксида железа в оболочке из диоксида кремния и наночастиц оксида и гидроксида железа

Афонин М.В., Балбекин Н.С., Гареев Г.З., Гареев К.Г., Горшков А.Н., Королев Д.В., Лучинин В.В., Смолянская О.А.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Афонин М.В., Балбекин Н.С., Гареев Г.З., Гареев К.Г., Горшков А.Н., Королев Д.В., Лучинин В.В., Смолянская О.А. Особенности терагерцовых спектров наночастиц оксида железа в оболочке из диоксида кремния и наночастиц оксида и гидроксида железа // Оптический журнал. 2017. Т. 84. № 8. С. 16–22.

Afonin M.V., Balbekin N.S., Gareev G.Z., Gareev K.G., Gorshkov A.N., Korolev D.V., Luchinin V.V., Smolyanskaya O.A. Features of the terahertz spectra of iron oxide nanoparticles in a silicon dioxide shell and of iron oxide and hydroxide nanoparticles [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2017. V. 84. № 8. P. 16–22.

Ссылка на англоязычную версию:

V. Afonin, N. S. Balbekin, G. Z. Gareev, K. G. Gareev, A. N. Gorshkov, D. V. Korolev, V. V. Luchinin, and O. A. Smolyanskaya, "Features of the terahertz spectra of iron oxide nanoparticles in a silicon dioxide shell and of iron oxide and hydroxide nanoparticles," Journal of Optical Technology. 84(8), 515-520 (2017). https://doi.org/10.1364/JOT.84.000515

Аннотация:

В настоящее время разрабатываются новые методы неинвазивного мониторинга патологических процессов в живом организме с помощью терагерцовой спектроскопии и визуализации с использованием контрастирующих агентов на основе магнитных наночастиц. Наночастицы должны обладать хорошими магнитными характеристиками, быть нетоксичными, устойчивыми к агрегации и проявлять химическую стойкость, поэтому их заключают в биологически инертную оболочку. В настоящей работе исследовались спектральные особенности наночастиц оксида железа в биологически инертной оболочке из диоксида кремния и наночастиц оксида и гидроксида железа в терагерцовом диапазоне частот. Показана возможность идентификации кристаллической фазы оксида железа для обоих типов наночастиц с помощью терагерцовой спектроскопии.

Ключевые слова:

терагерцовая спектроскопия, магнитные наночастицы, диоксид кремния, магнетит, гетит

Благодарность:

Работа была выполнена при поддержке Правительства Российской Федерации (грант 074–U01) и при поддержке РФФИ, проект № 16-32-60010. Исследования коллоидных комплексов НЧ методами рентгеновской дифракции и вибрационной магнитометрии были выполнены с использованием оборудования ресурсных центров «Рентгенодифракционные методы исследования» и «Инновационные технологии композитных наноматериалов» Санкт-Петербургского государственного университета.

Коды OCIS: 300.6495, 160.4236, 160.6060, 160.6030

Список источников:

1. Непомнящая Э.К., Черемискина А.В., Величко Е.Н., Аксёнов Е.Т., Богомаз Т.А. Исследование альбумина методами лазерной корреляционной и диэлектрической спектроскопий // Оптический журнал. 2016. Т. 83. № 5. С. 50–54.
2. Непомнящая Э.К., Черемискина А.В., Величко Е Н., Аксёнов Е.Т., Богомаз Т.А. Применение лазерной корреляционной спектроскопии для исследования биологических суспензий // Оптический журнал. 2015. Т. 82. № 3. С. 43–48.

3. Шаганов И.И., Перова Т.М. Влияние диполь-дипольных взаимодействий на характеристики спектров поглощения гранулированных плёнок и коллоидных растворов наночастиц золота и серебра // Оптический журнал. 2015. Т. 82. P. 3–13.
4. Lee D.-K., Kim H., Kim T., Cho B., Lee K., Son J.-H. Characteristics of gadolinium oxide nanoparticles as contrast agents for terahertz imaging // J. Infrared Millimeter and Terahertz Waves. 2011. V. 32. P. 506–512.
5. Park J.Y., Choi H.J., Nam G.-E., Cho K.-S., Son J.-H. In vivo dual-modality terahertz / Magnetic resonance imaging using superparamagnetic iron oxide nanoparticles as a dual contrast agent // IEEE Trans. Terahertz Sci. Technol. 2012. V. 2. P. 93–98.
6. Zhang R., Zhang L., Wu T., Zuo S., Wang R., Zhang C., Zhang J., Fang J. Contrast-enhanced continuous-terahertz-wave imaging based on superparamagnetic iron oxide nanoparticles for biomedical applications // Opt. Express. 2016. V. 24. № 8. P. 7915–7921.
7. Альмяшев В.И., Гареев К.Г., Ионин C.А., Левицкий В.С., Мошников В.А., Теруков Е.И. Исследование структуры, элементного и фазового состава композитных слоёв Fe3O4–SiO2 методами растровой электронной микроскопии, рамановской спектроскопии и тепловой десорбции азота // Физика твердого тела. 2014. Т. 56 (11). С. 2086–2090.
8. Королев Д.В., Галагудза М.М., Усков И.С., Осташев В.Б., Александров И.В., Афонин М.В., Уменушкина Е.А. Обоснование использования магнитных наночастиц для направленной доставки лекарственных препаратов в ишемизированную скелетную мышцу // Биотехносфера. 2012. Т. 19. № 1. С. 2–6.
9. Bogachev Yu.V., Chernenco Ju.S., Gareev K.G., Kononova I.E., Matyushkin L.B., Moshnikov V.A., Nalimova S.S. The study of aggregation processes in colloidal solutions of magnetite–silica nanoparticles by NMR relaxometry, AFM, and UV–Vis-Spectroscopy // Appl. Magn. Reson. 2014. V. 45. No. 3. P. 329–337.
10. Kharitonskii P.V., Gareev K.G., Ionin S.A., Ryzhov V.A., Bogachev Yu.V., Klimenkov B.D., Kononova I.E., Moshnikov V.A. Microstructure and magnetic state of Fe3O4–SiO2 colloidal particles // J. Magnetics. 2015. V. 20. № 3. P. 221–228.
11. Kharitonskii P., Gareev K., Korolev D., Sergienko E. M agnetic p roperties o f F emOn–SiO2 colloidal nanoparticles: theoretical and experimental aspects // AIP Conf. Proc. 2016. V. 1748. P. 050009.
12. Афонин М.В., Евреинова Н.В., Королев Д.В., Канарский А.Д., Галагудза М.М. Исследование физических свойств и биодеградации наночастиц магнетита in vitro // Биотехносфера. 2015. Т. 38. № 2. P. 32–34.
13. Gurtler A., Winnewisser C., Helm H., Jepsen P.U. Terahertz pulse proppagation in the near field and the far field // J. Opt. Soc. Am. 2000. V. 17. P. 74–83.
14. Izumida S., Ono S., Liu Z., Otake H., Sarukura N. Spectrum control of THz radiation from InAs in a magnetic field by duration and frequency chirp of the excitation pulses // App. Phys. Lett. 1999. V. 75. P. 451–453.
15. Mittleman D.M., Cunningham J., Nuss M.C., Geva M. Noncontact semiconductor wafer characterization with the terahertz Hall effect // App. Phys. Lett. 1997. V. 71. P. 16–18.
16. Lee Y.-S. Principles of terahertz science and technology. New York: Springer Science & Business Media, 2009. P. 93.
17. Balbekin N.S., Grachev Y.V., Smirnov S.V., Bespalov V.G. The versatile terahertz reflection and transmission spectrometer with the location of objects of researches in the horizontal plane // J. of Phys.: Conf. Ser. 2015. V. 584. P. 012010.
18. Strepitov E.A., Prozheev I.V., Balbekin N.S., Sulatsky M.I., Khodzitsky M.K., Smolyanskaya O.A., Trulioff A.S., Serebryakova M.K. Analysis of spectral characteristics of normal fibroblasts and fibroblasts cultured with cancer cells in terahertz frequency range // Proceedings of Progress in Electromagnetics Research Symposium. Guangzhou, China. 2014. P. 1707.
19. Johnson K., Bell E. FIR optical properties of KCl and KBr // Phys. Rev. 1969. V. 187. P. 1044–1052.
20. Brunner F., Schneider A., Gunter P. A terahertz time-domain spectrometer for simultaneous transmission and reflection measurements at normal incident // Opt. Express. 2009. V. 17. P. 20684–20693.
21. Woods A., Brockhouse B., Cowley R., Cochran W. Lattice dynamics of alkali halide crystals. II. Experimental studies of KBr and NaI // Phys. Rev. 1963. V. 131. P. 1025–1029.
22. Kitamura R., Pilon L., Jonasz M. Optical constants of silica glass from extreme UV to FIR at neat room temperature // Appl. Optics. 2007. V. 46. P. 8118–8133.
23. Mikhaylovskiy R.V., Hendry E., Secchi A., Mentink J.H., Eckstein M., Wu A., Pisarev R.V., Kruglyak V.V., Katsnelson M.I., Rasing Th., Kimel A.V. Ultrafast optical modification of exchange interactions in iron oxides // Nat. Commun. 2015. V. 6. P. 8190.
24. Cowley R.A. The lattice dynamics of an anharmonic crystal // Adv. Phys. 1963. V. 12. P. 421–480.