А.В. Харланов1

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

1 harlanov_av@mail.ru

Постановка проблемы. Изучение полей, созданных ускоренно движущимися зарядами, является одной из ключевых задач радиофизики. Если заряды связаны с какой-либо колеблющейся механической системой, то измерив электромагнитные поля, можно определить и параметры механических колебаний. Одной из таких систем является сферическая тонкая пленка. Такие пленки могут быть как искусственно созданы, так и 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. При этом сферическая пленка не будет иметь идеальную форму, ее толщина не будет постоянной, а заряды на внутренней и внешней поверхностях не будут равны по модулю.

Цель. Рассмотреть генерацию полей заряженной деформированной тонкой пленкой и выяснить влияние деформации на создаваемое пленкой поле.

Результаты. Найдены поля, создаваемые в пространстве сферической пленкой для простейших деформаций. Показано, что деформации, как и избыточный заряд на одной из поверхностей пленки, добавляют постоянную составляющую напряженности электрического поля. Установлено, что чем больше расстояние и чем выше мода колебаний, тем быстрее убывает переменная составляющая по сравнению с постоянной.

Практическая значимость. Поскольку излучение пленки зависит от параметров колебаний, а следовательно, и от состояния пленки и окружающей среды, то можно сделать вывод, что создаваемые пленкой поля могут иметь информационный смысл, т.е. служить для определения параметров сред. Также такие пленки можно использовать для преобразования сигналов, возбуждая акустические колебания внешним сигналом и регистрируя затем генерируемые пленкой поля. Результаты могут быть полезны в диагностических и медицинских целях.

Харланов А.В. Поля, создаваемые деформированной заряженной тонкой пленкой // Электромагнитные волны и электронные системы. 2023. Т. 28. № 6. С. 5−12. DOI: https://doi.org/10.18127/j15604128-202306-01

1. Петров Б.М., Савельев В.В. Поля вращающегося по окружности статического заряда // Радиотехника и электроника. 2020. T. 65. № 2. С. 135–140. DOI 10.31857/S0033849420020163.
2. Ávila E., Martínez L., Pereyra R., Lang T., Deierling W., Wingo M., Melo G., Medina B. Measurements of Size and Electrical Charges Carried by Precipitation Particles During RELAMPAGO Field Campaign // Earth and Space Science. 2022. V. 9. № 9. P. e2022EA002407. DOI 10.1029/2022EA002407.
3. Lu H.L., Nkoh J.N., Xu R.K., Dong G., Li J.Y. More negative charges on roots enhanced manganese (II) uptake in leguminous and non-leguminous poaceae crops // Journal of the Science of Food and Agriculture. 2023. V. 103. № 7. P. 3531–3539. DOI 10.1002/jsfa.12505.
4. Морозова Т.И., Гарасёв М.А., Кузнецов И.А. О возможности разрушения пылевых частиц в протопланетных дисках кулоновским взрывом // Известия вузов. Радиофизика. 2022. Т. 65. № 1. С. 1–9. DOI 10.52452/00213462_2022_65_01_1.
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. DOI 10.1038/nrm2399.
6. Cifra M., Fields J.Z., Farhadi A. Electromagnetic cellular interactions // Progress in Biophysics and Molecular Biology. 2011. V. 105. № 3. P. 223–246. DOI 10.1016/j.pbiomolbio.2010.07.003.
7. Шиловa И.П., Даниелян Г.Л., Маречекa С.В., Кочмарев Л.Ю. Устройство приема сигнала люминесценции для онкофлуориметрии ближнего инфракрасного спектрального диапазона // Радиотехника и электроника. 2021. T. 66. № 1. С. 91–96. DOI 10.31857/S0033849421010095.
8. Jerbic K., Svejda J.T., Sievert B., Rennings A., Fröhlich J., Erni D. The Importance of Subcellular Structures to the Modeling of Biological Cells in the Context of Computational Bioelectromagnetics Simulations // Bioelectromagnetics. 2023. V. 44. № 1-2. P. 26–46. DOI 10.1002/bem.22436.
9. 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. DOI 10.1038/s41571-018-0035-x.
10. Karsenty G., Olson E.N. Bone and muscle endocrine functions: unexpected paradigms of inter-organ communication // Cell. 2016. № 164. P. 1248–1256. DOI 10.1016/j.cell.2016.02.043.
11. 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. DOI 10.31857/S0033849421110127.
12. 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 10.18127/j15604128-202301-01.
13. Yanagimachi R., Noda Y.D., Fujimoto M., Nicolson G.L. The distribution of negative surface charges on mammalian spermatozoa // American Journal of Anatomy. 1972. V. 135. № 4. P. 497–519. DOI 10.1002/aja.1001350405.
14. Kovács E., Pilarczyk G., Monajembashi S., Moraru R.P., Greulich K.O. Cell viability of retinal photoreceptor evaluated by polar distribution of Ca2+ and electrical charge // Journal of Cellular and Molecular Medicine. 2001. V. 5. № 3. P. 295–302. DOI 10.1111/j.1582-4934.2001.tb00163.x.
15. Marikovsky Y., Shlomai Z., Asher O., Lotan R., Ben-Bassat H. Distribution and modulation of surface charges of cells from human leukemia-lymphoma lines at various stages of differentiation // Cancer. 1986. V. 58. № 10. P. 2218–2223. DOI 10.1002/1097-0142(19861115)58:10<2218::aid-cncr2820581010>3.0.co;2-w.
16. Федорченко А.М. Теоретическая физика. Классическая электродинамика: Учеб. пособие. Киев: Выща школа. 1988. 279 с. ISBN 5-11-000001-8.
17. 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.
18. Рубин А.Б. Биофизика. В 2-х книгах. Кн. 2. Биофизика клеточных процессов. М.: Высшая школа. 1987. 302 с.
19. 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.
20. Zinin P.V., Allen J.S. Deformation of biological cells in the acoustic field of an oscillating bubble // Physical Review E – Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics. 2009. V. 79. № 2. P. 021910. DOI 10.1103/PhysRevE.79.021910.
21. Lazarus Homepage. [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://www.lazarus-ide.org/, дата обращения 27.07.2023.
22. Хемминг Р. Численные методы: для научных работников и инженеров. М.: Наука. 1972. 482 с.