Том 36, номер 05, статья № 3

Аннотация:

С помощью численного FDTD-моделирования исследована динамика поглощения ближнего инфракрасного излучения сферической микрокапсулой в окружении твердых золей с наночастицами различных оптических свойств (металл, биосовместимый диэлектрик). Подобная модельная частица является аналогом микроконтейнера, используемого в современных био- и медицинских технологиях для адресной доставки нанодоз терапевтических веществ в целевую область биологического организма. Установлено, что вследствие дифракции света на наночастицах возникает суперлокализация оптического поля с появлением «горячих областей» на поверхности микрокапсулы. Поглощение света увеличивается до трех раз при добавлении наночастиц.

Ключевые слова:

микрокапсула, поглощающие наночастицы, FDTD-моделирование

Список литературы:

1. Donath E., Sukhorukov G.B., Caruso F., Davis S.A., Mohwald H. Nowel hollow polymer shells by colloid-templated assemble of polyelectrolytes // Angew. Chem., Int. Ed. 1998. V. 37, N 16. P. 2201–2205.
2. Timin A.S., Gould D.J., Sukhorukov G.B. Multi-layer microcapsules: Fresh insights and new application // Expert Opin. Drug Delivery. 2017. V. 14, N 5. P. 583–587.
3. Koryakina I., Kuznetsova D.S., Zuev D.A., Milichko V.A., Timin A.S., Zyuzin M.V. Optically responsive delivery platforms: From the design considerations to biomedical applications // Nanophotonics. 2020. V. 9, N 1. P. 39–74.
4. Ungaro F., d’Angelo I., Miro A., La Rotonda M.I., Quaglia F. Engineered PLGA nano- and micro-carriers for pulmonary delivery: Challenges and promises // J. Pharm. Pharmacol. 2012. V. 64, N 9. P. 1217–1235.
5. Timin A.S., Gao H., Voronin D.V., Gorin D.A., Sukhorukov G.B. Inorganic/organic multilayer capsule composition for improved functionality and external trig-gering // Adv. Mater. Interfaces. 2014. V. 4. P. 1600338.
6. Mordovina E.A., Sindeeva O.A., Abramova A.M., Tsyupka D.V., Atkin V.S., Bratashov D.N., Goryacheva I.Yu., Sukhorukov G.B. Controlled release of a-amylase from microchamber arrays containing carbon nanoparticle aggregates // Mendeleev Commun. 2021. V. 31, N 6. P. 869–871.
7. Wu Y., Zhou L., Du X., Yang Y. Optical and thermal radiative properties of plasmonic nanofluids containing core-shell composite nanoparticles for efficient photothermal conversion // Int. J. Heat Mass Transfer. 2015. V. 82. P. 545–554.
8. Duan H., Tang L., Zheng Y. Optical properties of hybrid plasmonic nanofluid based on core/shell nanoparticles // Phys. E. 2017. V. 91. P. 88–92.
9. Tabrizi A.A., Pahlavan A. Efficiency improvement of a silicon-based thin-film solar cell using plasmonic silver nanoparticles and an antireflective layer // Opt. Commun. 2020. V. 454. 124437.
10. Zhu J., Jin G. Performance enhancement of solar cells based on high photoelectric conversion efficiency of h-BN and metal nanoparticles // Opt. Express. 2022. V. 30. P. 13469–13480.
11. Shokeen P., Jain A., Kapoor A. Silicon nanospheres for directional scattering in thin-film solar cells // Nanophotonics. 2016. V. 10, N 3. P. 036013.
12. Guo J., Wu Y., Gong Z., Chen X., Cao F., Kala S., Qiu Z., Zhao X., Chen J., He D., Chen T., Zeng R., Zhu J., Wong K.F., Murugappan S., Zhu T., Xian Q., Hou X., Ruan Y.C., Li B., Li Y.C., Zhang Y., Sun L. Photonic nanojet-mediated optogenetics // Adv. Sci. 2022. V. 9, N 12. P. 2104140.
13. Geints Y.E., Panina E.K., Zemlyanov A.A. Shape-mediated light absorption by spherical microcapsule with gold-nanoparticles-dope // J. Quantum. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2019. V. 236. P. 106595.
14. Bibikova O., Singh P., Popov A., Akchurin G., Skaptsov A., Skovorodkin I., Khanadeev V., Mikhalevich D., Kinnunen M., Bogatyrev V., Khlebtsov N., Vainio S.J., Meglinski I., Tuchin V. Shape-dependent interaction of gold nanoparticles with cultured cells at laser exposure // Laser Phys. Lett. 2017. V. 14, N 14. P. 055901.
15. Nehl C.L., Hafner J.H. Shape-dependent plasmon resonances of gold nanoparticles // J. Mater. Chem. 2008. V. 18. P. 2415–2419.