Расчет электромагнитных полей, создаваемых группой колеблющихся заряженных тонких пленок

Г.Ф. Заргано; А.В. Харланов

doi:10.18127/j5604128-202502-04

Расчет электромагнитных полей, создаваемых группой колеблющихся заряженных тонких пленок

Г.Ф. Заргано¹, А.В. Харланов²

научная статья УДК 537.86 Страницы: 36-42 doi.org/10.18127/j5604128-202502-04

¹ Южный федеральный университет (г. Ростов-на-Дону, Россия)
² Волгоградский государственный технический университет (г. Волгоград, Россия)

Ключевые слова: Тонкая пленка напряженность электрического поля диполь группа пленок деполяризация

Аннотация

Постановка проблемы. Современное развитие радиофизики связано с расширением границ электродинамических исследований, поиском новых источников излучения, использованием новых методов исследования окружающей среды. В этой связи все более актуальной становится задача прохождения и генерации электромагнитных волн не только в искусственных, но и в естественных средах. Одним из источников переменных полей являются акустические колебания заряженных сферических пленок. Они могут быть как искусственного происхождения (полученные в лаборатории), так и естественного (мембраны живых клеток).

Цель. Рассчитать электромагнитные поля, создаваемые группой колеблющихся заряженных искусственных и естественных сферических тонких пленок.

Результаты. Показано, что поля, создаваемые группой органических колеблющихся тонких пленок, при деполяризации испытывают провал амплитуды колебаний одних компонент напряженности электрического поля и возрастание других компонент, которые зависят еще от расстояния до точки наблюдения.

Практическая значимость. Поля, создаваемые органическими тонкими пленками, могут служить каналом связи, а исследование этих сигналов полезно для понимания функционирования живых объектов на клеточном и иных уровнях. Кроме того, сферические тонкие пленки можно применять для преобразования электрических сигналов.

Поступила: 25.12.2024
Одобрена: 26.02.2025
Принята: 26.04.2025

Для цитирования

Заргано Г.Ф., Харланов А.В. Расчет электромагнитных полей, создаваемых группой колеблющихся заряженных тонких пленок // Электромагнитные волны и электронные системы. 2025. Т. 30. № 2. С. 36−42. DOI: https://doi.org/10.18127/j15604128-202502-04

Список источников

Tuszynski J.A., Friesen D.E., Preto J., Wenger C. An overview of sub-cellular mechanisms involved in the action of TTFields // International Journal of Environmental Research and Public Health. 2016. V. 13. №. 11. P. 1128. DOI 10.3390/ijerph13111128.
Jelínek F., Saroch J., Kucera O., Hasek J., Pokorný J., Jaffrezic-Renault N., Ponsonnet L. Measurement of electromagnetic activity of yeast cells at 42 GHz // Radioengineering. 2007. V. 16. № 1. P. 36–39.
Гуляев Ю.В., Дмитриев А.С., Ицков В.В., Петросян М.М., Рыжов А.И., Уваров А.В. Ячейка приемника радиосвета // Радиотехника и электроника. 2018. Т. 63. № 9. С. 947–952. DOI 10.1134/S0033849418090085.
Thackston K.A., Sievenpiper D.F., Deheyn D.D. Limitations on electromagnetic communication by vibrational resonances in biological systems // Physical Review E. 2020. V. 101. № 6. P. 062401. DOI 10.1103/PhysRevE.101.062401.
Scholkmann F., Fels D., Cifra M. Non-chemical and non-contact cell-to-cell communication: A short review // American Journal of Translational Research. 2013. V. 5. № 6. P. 586–593.
Davis D.M., Sowinski S. Membrane nanotubes: dynamic long-distance connections between animal cells // Nature Reviews Molecular Cell Biology. 2008. V. 9. № 6. P. 431–436. DOI 10.1038/nrm2399.
Karsenty G. Olson E.N. Bone and muscle endocrine functions: unexpected paradigms of inter-organ communication // Cell. 2016. V. 164. № 6. P. 1248–1256. DOI 10.1016/j.cell.2016.02.043.
Anfossi S., Babayan A., Pantel K., Calin G.A. Clinical utility of circulating non-coding RNAs – an update // Nature Reviews Clinical Oncology. 2018. V. 15. № 9. P. 541–563. DOI 10.1038/s41571-018-0035-x.
Cifra M., Fields J.Z., Farhadi A. Electromagnetic cellular interactions // Progress in Biophysics & Molecular Biology. 2011. V. 105. № 3. P. 223–246. DOI 10.1016/j.pbiomolbio.2010.07.003.
Рубин А.Б. Биофизика. Кн. 2: Биофизика клеточных процессов. М.: Высшая школа. 1987. 302 с.
Zinin P.V., Allen J.S., Levin V.M. Mechanical resonances of bacteria cells // Physical Review E – Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics. 2005. V. 72. № 6. P. 061907. DOI 10.1103/PhysRevE.72.061907.
Miller D.L. Effects of a High-Amplitude 1-MHz Standing Ultrasonic Field on the Algae Hydrodictyon // IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control. 1986. V. 33. № 2. P. 165–170. DOI: 10.1109/t-uffc.1986.26810.
Никольский В.В., Никольская Т.И. Электродинамика и распространение радиоволн. М.: Наука. 1989. 544 с.
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.
Харланов А.В. Поля, создаваемые деформированной заряженной тонкой пленкой // Электромагнитные волны и электронные системы. 2023. Т. 28. № 6. С. 5−12. DOI doi.org/10.18127/j15604128-202306-01.
Федорченко А.М. Теоретическая физика. Классическая электродинамика: Учеб. пособие. Киев: Выща школа. 1988. 279 с.
Lazarus Homepage. [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://www.lazarus-ide.org/, дата обращения 27.02.2024.
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.
Заргано Г.Ф., Харланов А.В. Резонансное возбуждение акустических колебаний сферических тонких пленок электромагнитными волнами // Радиотехника и электроника. 2023. Т. 68. № 10. С. 965–972. DOI 10.31857/S0033849423080168.
Опритов В.А., Пятыгин С.С., Ретивин В.Г. Биоэлектрогенез у высших растений. М.: Наука. 1991. 216 с.
Karlsson L. Instrumentation for Measuring Bioelectrical Signals in Plants // Review of Scientific Instruments. 1972. V. 43. № 3. P. 458–464. DOI 10.1063/1.1685661.

[1] Tuszynski J.A., Friesen D.E., Preto J., Wenger C. An overview of sub-cellular mechanisms involved in the action of TTFields // International Journal of Environmental Research and Public Health. 2016. V. 13. №. 11. P. 1128. DOI 10.3390/ijerph13111128.

[2] Jelínek F., Saroch J., Kucera O., Hasek J., Pokorný J., Jaffrezic-Renault N., Ponsonnet L. Measurement of electromagnetic activity of yeast cells at 42 GHz // Radioengineering. 2007. V. 16. № 1. P. 36–39.

[3] Гуляев Ю.В., Дмитриев А.С., Ицков В.В., Петросян М.М., Рыжов А.И., Уваров А.В. Ячейка приемника радиосвета // Радиотехника и электроника. 2018. Т. 63. № 9. С. 947–952. DOI 10.1134/S0033849418090085.

[4] Thackston K.A., Sievenpiper D.F., Deheyn D.D. Limitations on electromagnetic communication by vibrational resonances in biological systems // Physical Review E. 2020. V. 101. № 6. P. 062401. DOI 10.1103/PhysRevE.101.062401.

[5] Scholkmann F., Fels D., Cifra M. Non-chemical and non-contact cell-to-cell communication: A short review // American Journal of Translational Research. 2013. V. 5. № 6. P. 586–593.

[6] Davis D.M., Sowinski S. Membrane nanotubes: dynamic long-distance connections between animal cells // Nature Reviews Molecular Cell Biology. 2008. V. 9. № 6. P. 431–436. DOI 10.1038/nrm2399.

[7] Karsenty G. Olson E.N. Bone and muscle endocrine functions: unexpected paradigms of inter-organ communication // Cell. 2016. V. 164. № 6. P. 1248–1256. DOI 10.1016/j.cell.2016.02.043.

[8] Anfossi S., Babayan A., Pantel K., Calin G.A. Clinical utility of circulating non-coding RNAs – an update // Nature Reviews Clinical Oncology. 2018. V. 15. № 9. P. 541–563. DOI 10.1038/s41571-018-0035-x.

[9] Cifra M., Fields J.Z., Farhadi A. Electromagnetic cellular interactions // Progress in Biophysics & Molecular Biology. 2011. V. 105. № 3. P. 223–246. DOI 10.1016/j.pbiomolbio.2010.07.003.

[10] Рубин А.Б. Биофизика. Кн. 2: Биофизика клеточных процессов. М.: Высшая школа. 1987. 302 с.

[11] Zinin P.V., Allen J.S., Levin V.M. Mechanical resonances of bacteria cells // Physical Review E – Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics. 2005. V. 72. № 6. P. 061907. DOI 10.1103/PhysRevE.72.061907.

[12] Miller D.L. Effects of a High-Amplitude 1-MHz Standing Ultrasonic Field on the Algae Hydrodictyon // IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control. 1986. V. 33. № 2. P. 165–170. DOI: 10.1109/t-uffc.1986.26810.

[13] Никольский В.В., Никольская Т.И. Электродинамика и распространение радиоволн. М.: Наука. 1989. 544 с.

[14] 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.

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

[16] Федорченко А.М. Теоретическая физика. Классическая электродинамика: Учеб. пособие. Киев: Выща школа. 1988. 279 с.

[17] Lazarus Homepage. [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://www.lazarus-ide.org/, дата обращения 27.02.2024.

[18] 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.

[19] Заргано Г.Ф., Харланов А.В. Резонансное возбуждение акустических колебаний сферических тонких пленок электромагнитными волнами // Радиотехника и электроника. 2023. Т. 68. № 10. С. 965–972. DOI 10.31857/S0033849423080168.

[20] Опритов В.А., Пятыгин С.С., Ретивин В.Г. Биоэлектрогенез у высших растений. М.: Наука. 1991. 216 с.

[21] Karlsson L. Instrumentation for Measuring Bioelectrical Signals in Plants // Review of Scientific Instruments. 1972. V. 43. № 3. P. 458–464. DOI 10.1063/1.1685661.

Аннотация

Для цитирования

Похожие статьи