А.В. Харланов1

1 Волгоградской государственный технический университет (г. Волгоград, Россия)

Постановка проблемы. Колеблющиеся заряженные объекты создают в пространстве вокруг себя переменные поля. Одним из таких объектов является сферическая тонкая пленка. Такие пленки могут быть созданы искусственно или иметь естественное происхождение. Сферический двойной фосфолипидный слой является основой большинства живых клеток. На внешней и внутренней стороне живой клетки находятся ионы разных знаков. В процессе жизнедеятельности мембрана клетки совершает акустические колебания, следовательно, и заряды у поверхности мембраны совершают колебания. Соответственно, клетка излучает электромагнитную волну.

Цель. Рассмотреть аналитический подход к изучению электромагнитного излучения колеблющейся тонкой пленки и получить выражение для расчета полей.

Результаты. Найдено аналитическое выражение для поля, создаваемого в пространстве сферической пленкой. Изучено влияние различных видов акустических колебаний пленок на создаваемые поля. Показано, что напряженность электрического поля быстро убывает с увеличением расстояния, и чем выше мода колебаний, тем быстрее оно убывает, а магнитное поле при этом принимает очень малое значение.

Практическая значимость. Поскольку излучение пленки зависит от параметров колебаний (вида, частоты, амплитуды, фазы), а следовательно, и от состояния пленки и окружающей среды, то можно сделать вывод, что это излучение может быть использовано для определения параметров сред. Также такие пленки могут применяться для преобразования сигналов, возбуждая акустические колебания внешним сигналом и регистрируя затем генерируемые пленкой поля. Результаты статьи могут быть полезны в диагностических и медицинских целях.

Харланов А.В. Аналитический подход к изучению электромагнитного излучения колеблющейся тонкой пленки // Электромагнитные волны и электронные системы. 2023. Т. 28. № 1. С. 5−11. DOI: https://doi.org/10.18127/j15604128-202301-01

1. Гуляев Ю.В., Дмитриев А.С., Ицков В.В. и др. Ячейка приемника радиосвета // Радиотехника и электроника. 2018. Т. 63. № 9. С. 947−952.
2. Гуляев Ю.В. Физические поля и излучения человека. Новые неинвазивные методы медицинской диагностики. М.: РБОФ «Знание» им. С.И. Вавилова. 2009.
3. Nicolini C. From neural chip and engineered biomolecules to bioelectronic devices: An overview // Biosensors and Bioelectronics. 1995. V. 10. № 1−2. P. 105−127.
4. Scholkmann F., Fels D., Cifra M. Non-chemical and non-contact cell-to-cell communication: a short review // American Journal of Translational Research. 2013. № 5. P. 586−593.
5. Davis D.M., Sowinski S. Membrane nanotubes: dynamic long-distance connections between animal cells // Nature Reviews Molecular Cell Biology. 2008. № 9. P. 431−436.
6. Karsenty G., Olson E.N. Bone and muscle endocrine functions: unexpected paradigms of inter-organ communication // Cell. 2016. № 164. P. 1248−1256.
7. Tuszynski J.A., Wenger C., Friesen D.E., Preto J. An Overview of Sub-Cellular Mechanisms Involved in the Action of TTFields // International Journal of Environmental Research and Public Health. 2016. V. 13. № 11: 1128.
8. Anfossi S., Babayan A., Pantel K., Calin G.A. Clinical utility of circulating non-coding RNAs – an update // Nature Reviews Clinical Oncology. 2018. № 15. P. 541−563.
9. Cifra M., Fields J.Z., Farhadi A. Electromagnetic cellular interactions // Progress in Biophysics and Molecular Biology. 2011. V. 105. № 3. P. 223−246.
10. Богатина Н.И. и др. Влияние комбинированного магнитного поля на гравитропическую реакцию растений и спектр электромагнитного излучения генерируемого ими в процессе роста // Избранные труды III Междунар. конгресса «Слабые и сверхслабые поля и излучения в биологии и медицине». 1−4 июля 2003. СПб государственный электротехнический университет. СПб. 2003. С. 19−21.
11. Галль Л.Н. Новое направление науки – изучение действия слабых и сверхслабых факторов физической и химической природы на биологические системы // Избранные труды IV Междунар. конгресса «Слабые и сверхслабые поля и излучения в биологии и медицине». 3−7 июля 2006. С. 1−9.
12. Рубин А.Б. Биофизика: Учебник для биологических специальностей вузов. В 2‑х книгах. Кн. 2. М.: Высшая школа. 1987.
13. Golant M.B. Acousto-electric waves in cell membranes of living organisms – a key problem for understanding of mm-waves interaction with living organisms // Biological aspects of low intensity millimeter waves / Edited by academician Devyatkov N.D. and professor Betskii O.V. Moscow. 1994. P. 229−249.
14. Никольский В.В., Никольская Т.И. Электродинамика и распространение радиоволн. М.: Наука. 1989. 544 с.
15. Шеин А.Г., Харланов А.В. Поперечные акустические колебания клетки и влияние на нее электромагнитных волн низкой интенсивности// Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. 2006. № 4. С. 15−20.
16. Харланов А.В. Излучение клетки // Электромагнитные волны и электронные системы. 2012. № 3. С. 22−27.
17. Федорченко А.М. Теоретическая физика. Классическая электродинамика: Учеб. пособие. Киев: Выща школа. 1988.
18. Заргано Г.Ф., Шеин А.Г., Харланов А.В. Электродинамический анализ излучения набора колеблющихся диполей // Радиотехника и электроника. 2021. Т. 66. № 11. С. 1061−1065.
19. Морс Ф.М., Фешбах Г. Методы теоретической физики. Т. 2. М.: ИЛ. 1960. 897 с.
20. Бецкий О.В., Лебедева Н.Н. Современные представления о механизмах воздействия низкоинтенсивных миллиметровых волн на биологические объекты // Миллиметровые волны в биологии и медицине. 2001. № 3. С. 5−19.
21. Zinin P.V., Allen J.S. Deformation of biological cells in the acoustic field of an oscillating bubble // Physical Review E. 2009. 79(2 Pt 1):021910.
22. Kharlanov A.V. Forced acoustic oscillations of biological cell // Bioelectromagnetics. 2017. V. 38. № 8. P. 613−617.