SIMULATION OF ENERGY ABSORPTION PROCESSES IN WATER NEAR THE SURFACE OF GOLD NANOPARTICLE UNDER X-RAY PHOTON IRRADIATION

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

Monte Carlo method was used to simulate secondary ionization processes and energy absorption in water around gold nanoparticles with diameters ranging from 2 to 100 nm after photoionization by photons with energies in the range of 20 to 80 keV. The spectra of secondary photons and electrons emitted by nanoparticles arising from cascade decay of inner vacancies in ionized gold atoms were calculated. The average energies re-emitted by nanoparticles by secondary photons and electrons were calculated as functions of nanoparticle diameter, as well as radial dependencies of local absorbed dose in water near the surface of nanoparticles of various diameters. It is shown that the nanoparticle re-emits most of the energy of absorbed primary photons with photoelectrons and Auger electrons. The greatest contribution to the number of secondary ionization events and absorbed dose near the nanoparticle surface comes from Auger electrons formed as a result of cascade relaxation of vacancies in the inner electron shells of gold atoms.

Sobre autores

A. Chaynikov

Rostov State Transport University

Email: chaynikov.a.p@gmail.com
Rússia, 344038, Rostov-on-Don

A. Kochur

Rostov State Transport University

Email: chaynikov.a.p@gmail.com
Rússia, 344038, Rostov-on-Don

A. Dudenko

Rostov State Transport University

Autor responsável pela correspondência
Email: chaynikov.a.p@gmail.com
Rússia, 344038, Rostov-on-Don

Bibliografia

  1. Y. Liu, P. Zhang, F. Li, X. Jin, J. Li, W. Chen, and Q. Li, Theranostics 8, 1824 (2018); https://doi.org/10.7150/thno.22172.
  2. Z. Kuncic and S. Lacombe, Phys.Med. Biol. 63, 02TR01 (2018); https://doi.org/10.1088/1361-6560/aa99ce.
  3. Ю.А. Финогенова, А.А. Липенгольц, В.А. Скрибицкий, К.Е.Шпакова, А.В.Смирнова, А.В.Скрибицкая, Н.Н. Сычева, Е.Ю. Григорьева, Медицинская физика 3, 70 (2023); https://doi.org/10.52775/1810-200X-2023-99-3-70-86.
  4. A.G. Kochur, A.P. Chaynikov, A. I. Dudenko, and V.A.Yavna, J.Quant. Spectrosc.Radiat.Transf. 286, 108200 (2022); https://doi.org/10.1016/j.jqsrt.2022.108200.
  5. A.P. Chaynikov, A.G. Kochur, A. I. Dudenko, and V.A.Yavna, J.Quant. Spectrosc.Radiat.Transf. 310, 108714 (2023); https://doi.org/10.1016/j.jqsrt.2023.108714.
  6. A.P. Chaynikov, A.G. Kochur, A. I. Dudenko, and V.A.Yavna, J.Quant. Spectrosc.Radiat.Transf. 302, 108561 (2023); https://doi.org/10.1016/j.jqsrt.2023.108561.
  7. F. Moradi, K. Rezaee Ebrahim Saraee, S.F. Abdul Sani, and D.A. Bradley, Radiat.Phys.Chem. 180, 1 09294 (2021); https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2020.109294.
  8. S. Incerti et al., Int. J.Model. Simul. Sci.Comput. 1, 157 (2010); https://doi.org/10.1142/S1793962310000122.
  9. Taheri, M. U. Khandaker, F. Moradi, and D. A. Bradley, Radiat. Phys.Chem. 212, 111146 (2023); https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2023.111146.
  10. J.M. Fernandez-Varea, G.Gonzalez-Munoz, M.E.Galassi, K. Wiklund, B.K. Lind, A. Ahnesjo, and N. Tilly, Int. J.Radiat.Biol. 88, 66 (2012); https://doi.org/10.3109/09553002.2011.598209.
  11. S.T. Perkins, D.E. Cullen, and M.H. Chen, J. Rathkopf, J. Scofield, and J.H. Hubbell, Tables and Graphs of Atomic Subshell and Relaxation Data Derived from the Llnl Evaluated Atomic Data Library (Eadl), Z =1–100, Technical Report UCRL-50400, Vol. 30 (1991).
  12. A.P. Chaynikov, A.G. Kochur, A. I. Dudenko, and V.A. Yavna, Opt. Spectrosc. 131, 529 (2023); http://dx.doi.org/10.61011/EOS.2023.04.56366.456022.
  13. A.P.Chaynikov,A.G.Kochur,A. I.Dudenko, I.D.Petrov, and V.A. Yavna, Phys. Scr. 98, 025406 (2023); https://doi.org/10.1088/1402-4896/acb407.
  14. A.P. Chaynikov, A.G. Kochur, A. I. Dudenko, and V.A. Yavna, Phys. Scr. 98, 095402 (2023); https://doi.org/10.1088/1402-4896/aceaee.
  15. A.P. Chaynikov, A.G. Kochur, and A. I. Dudenko, Phys. Scr. 99, 045407 (2024); https://doi.org/10.1088/1402-4896/ad3157.
  16. A.G. Kochur, A. I. Dudenko, V. L. Sukhorukov, and I.D. Petrov, J.Phys.B: At.Mol.Opt.Phys. 27, 1709 (1994); https://doi.org/10.1088/0953-4075/27/9/011.
  17. A.G. Kochur, V. L. Sukhorukov, A. J. Dudenko, and P.V. Demekhin, J. Phys.B: At.Mol.Opt.Phys. 28, 387 (1995); https://doi.org/10.1088/0953-4075/28/3/010.
  18. S. Kucas and R. Karazija, Phys. Scr. 47, 754 (1993); https://doi.org/10.1088/0031-8949/47/6/012.
  19. A.P. Chaynikov, A.G. Kochur, A. I. Dudenko, and V.A. Yavna, Phys. Scr. 98, 095406 (2023); https://doi.org/10.1088/1402-4896/acef6e.
  20. A.G. Kochur, A.P. Chaynikov, and V.A. Yavna, Eur.Phys. J.D 73, 80 (2019); https://doi.org/10.1140/epjd/e2019-90185-2.
  21. A.G. Kochur, A.P. Chaynikov, and V.A. Yavna, J. Electron Spectrosс.Relat. Phenomena 238, 146863 (2020); https://doi.org/10.1016/j.elspec.2019.05.012.
  22. A.P. Chaynikov, A.G. Kochur, and V.A. Yavna, Radiat.Eff.Defects Solids 177, 814 (2022); https://doi.org/10.1080/10420150.2022.2082296.
  23. А. П. Чайников, А. Г. Кочур, А. И. Дуденко, ЖЭТФ 164, 927 (2023); https://doi.org/10.31857/S0044451023120076.
  24. I. Fabrikant, S. Eden, N. J. Mason, and J. Fedor, Adv.Atom.Mol.Opt.Phys. 66, 545 (2017); https://doi.org/10.1016/bs.aamop.2017.02.002.
  25. R. Kau, I.D. Petrov, V. L. Sukhorukov, and H. Hotop, Z.Phys.D Atom., Mol.Clust. 39, 267 (1997); https://doi.org/10.1007/s004600050137.
  26. V. L. Sukhorukov, I.D. Petrov, B.M. Lagutin, A. Ehresmann, K.-H. Schartner, and H. Schmoranzer, Phys.Rep. 786, 1 (2019); https://doi.org/10.1016/j.physrep.2018.10.004.
  27. А. Ф. Аккерман, Моделирование траекторий заряженных частиц в веществе, Энергоатомиздат, Москва (1991).
  28. J.H. Hubbell and S.M. Seltzer, X-Ray Mass Attenuation Coefficients, NIST Standard Reference Database 126, NIST, PML, Radiation Physics Division (2004); https://dx.doi.org/10.18434/T4D01F.
  29. И.И. Собельман, Введение в теорию атомных спектров, Наука, Москва (1977) [ I. I. Sobelman, Introduction to the Theory of Atomic Spectra, Elsevier (1972); https://doi.org/10.1016/C2013-002394-8].
  30. Jablonski, F. Salvat, and C. J. Powell, NIST Electron Elastic-Scattering Cross-Section Database, Version 3.2, NIST, Gaithersburg, MD (2010); https://dx.doi.org/10.18434/T4NK50.
  31. Y.-K. Kim and M.E. Rudd, Phys.Rev.A 50, 3954 (1994); https://doi.org/10.1103/PhysRevA.50.3954.
  32. Y.-K. Kim, J. P. Santos, and F.Parente, Phys.Rev.A 62, 052710 (2000); https://doi.org/10.1103/PhysRevA.62.052710.
  33. M. B. Shah, D. S. Elliott, and H.B. Gilbody, J. Phys.B: At.Mol. Phys. 20, 3501 (1987); https://dx.doi.org/10.1088/0022-3700/20/14/022.
  34. Y.-K. Kim and J.-P. Desclaux, Phys.Rev.A 66, 012708 (2002); https://doi.org/10.1103/PhysRevA.66.012708.
  35. W.R. Thompson, M.B. Shah, and H.B. Gilbody, J. Phys.B: At.Mol.Opt.Phys. 28, 1321 (1995); https://dx.doi.org/10.1088/0953-4075/28/7/023.
  36. Brook, M. F.A. Harrison, and A.C.H. Smith, J. Phys.B: At.Mol. Phys. 11, 3115 (1978); https://dx.doi.org/10.1088/0022-3700/11/17/021.
  37. W. Hwang, Y.-K. Kim, and M.E. Rudd, J.Chem. Phys. 104, 2956 (1996); http://dx.doi.org/10.1063/1.471116.
  38. M.A. Bolorizadeh and M.E. Rudd, Phys.Rev.A 33, 882 (1986); https://doi.org/10.1103/PhysRevA.33.882.
  39. M. J. Berger, J.H. Hubbell, S.M. Seltzer, J. Chang, J. S. Coursey, R. Sukumar, D. S. Zucker, and K. Olsen, NIST Standard Reference Database 8 (XGAM), NIST, PML, Radiation Physics Division (2010); https://dx.doi.org/10.18434/T48G6X.
  40. C. J. Powell and A. Jablonski, J. Phys.Chem.Ref. Data 28, 19 (1999); https://doi.org/10.1063/1.556035.
  41. J.C. Ashley, J. Electron Spectros.Relat. Phenomena 50, 323 (1990); https://doi.org/10.1016/0368-2048(90)87075-Y.
  42. P. de Vera and R. Garcia-Molina, J. Phys.Chem.C 123, 2075 (2019); https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.8b10832.
  43. S. Tanuma, S. Ichimura, K. Goto, and T. Kimura, J. Surf.Analysis 9, 285 (2002); https://doi.org/10.1384/jsa.9.285.
  44. H. Shinotsuka, S. Tanuma, and C. Powell, Surf. Interface Analysis 54, 534 (2022); https://doi.org/10.1002/sia.7064.
  45. N. Sinha and B. Antony, J.Phys.Chem.B 125, 5479 (2021); https://doi.org/10.1021/acs.jpcb.0c10781.
  46. Z. Tan, Y. Xia, M. Zhao, and X. Liu, Radiat. Environ.Biophys. 45, 135 (2006); https://doi.org/10.1007/s00411-006-0049-0.
  47. Akkerman and E. Akkerman, J.Appl.Phys. 86, 5809 (1999); https://doi.org/10.1063/1.371597.
  48. J. H. Hubbell, Int. J. Appl. Radiat. Isot. 33, 1269 (1982); https://doi.org/10.1016/0020-708X(82) 90248-4.
  49. S. J. McMahon et al., Sci.Rep. 1, 18 (2011); https://doi.org/10.1038/srep00018.
  50. И. В. Щегольков, И. Н. Шейно, В. Ф. Хохлов, А. А. Липенгольц, Медицинская физика 4, 12 (2010).
  51. И.А. Конобеев, Ю.А. Кураченко, И.Н. Шейно, Известия высших учебных заведений. Ядерная энергетика 1, 155 (2019); https://doi.org/10.26583/npe.2019.1.14.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».