Нагревание снижает терапевтическое воздействие плазмонных наночастиц

Как поясняют учёные, плазмонные эффекты на данный момент изучены достаточно хорошо, но влияние на наночастицы высокой температуры до сих пор остаётся неясным. Особенно это релевантно для наночастиц в областях размерами 5-10 нм: классическая электромагнитная теория здесь неприменима, а вычислительные ресурсы квантовых методов — ограничены. Это не позволяет проанализировать эффекты, оказываемые температурой на наночастицы. Между тем, под действием нагрева оптические характеристики плазмонов, а значит и их эффективность, могут меняться.

Красноярские и иностранные учёные рассмотрели, как меняются структура и плазмонные свойства наночастиц золота при повышении температуры от комнатных значений до 1064°C (температуры плавания). Анализ был проведён при поддержке Российского научного фонда с применением молекулярного моделирования и уникальной математической модели, разработанной исследователями.

Эксперименты и расчёты показали, что в процессе нагревания атомы в наночастицах увеличивают амплитуду колебаний, далее, приближаясь к точке плавления этот рост замедляется, а потом снова увеличивается. В результате металл нагревается, и частицы распадаются. Атомные колебания вызывают исчезновение плазмонных свойств наночастиц.

«Описанные нами механизмы зачастую игнорируют, а ведь они способны кардинально изменить свойства плазмонных наночастиц. Особенно критично это в условиях, когда используется импульсный лазер с высокой интенсивностью излучения — он сообщает среде, содержащей наночастицы, большую энергию, но при этом сильно нагревает и сами наночастицы. Если мы сможем адаптировать температурные условия и свойства частиц, у нас получится эффективный способ противораковой терапии», — прокомментировал Сергей Карпов, доктор физико-математических наук, профессор СФУ, ведущий научный сотрудник Международного научно-исследовательского центра спектроскопии и квантовой химии.

Фото: Sci-lib.com