Ключевые слова: вода, терагерцовое излучение, локализация нагрева
Аннотация
Кратко анализируются известные физические механизмы поглощения микроволнового и терагерцового излучения. Показано, что основным механизмом биологического действия может быть только простой равновесный нагрев среды. Однако, в случае неоднородных сред не исключен также эффект "пространственного селективности" (различный нагрев различных частей системы). Показано, что нелинейная (возрастающая) зависимость диэлектрических потерь в воде от температуры может обеспечить положительную обратную связь между температурой и коэффициентом поглощения излучения. Это положительная обратная связь может значительно усиливаться в областях, имеющих хоть немного больший коэффициент поглощения. Так, разница в 0,01% может приводить к различию температуры порядка десятка градусов. Такой эффект, в принципе, позволяет избирательно воздействовать отдельные клетки заданного сорта или внутриклеточные органеллы и, тем самым, обеспечивает возможность селективного контроля биологических систем.
Keywords: water, THz radiation, localized heating
Abstract
All known physical mechanisms of microwave and terahertz radiation absorption are briefly analyzed. It is shown that basic mechanism of biological action is just an equilibrium heating of media. However, in case of non-homogeneous media the effect of “spatial selectivity” (e.g. different heating of different parts) is also possible. It was show that nonlinear (increasing) dependence of dielectric loss in water on temperature can provide positive feedback between temperature and absorption of radiation. This positive feedback can greatly amplify the effect of spatial selectivity and provides a possibility of selective control of biological systems.
[ Full text ]