物理科技生物学-PHYICA

研究人员解释了微小若杉夏希晶体中的无序是如何实现热疗系统的

纳米技术 2022-02-22 23:58:06

研究和技术基金会- Hellas,研究和技术基金会- Hellas 被纳米晶体散射的光粒子(光子)确定了原子在其结构中的分布,并认识到带有缺陷的对称性的破坏有利于将晶体的能量转化为热量

学分:博士

Alexandros Lappas 研究和技术基金会电子结构和激光研究所(IESL)的一项新研究发现,微小的晶体,比一颗尘埃小几千倍,当它们被合适的缺陷修饰时,会调整它们的电子性质,有利地将能量转化为热量,这是智能材料在能源、健康、传感器等方面潜在用途的一个重要属性

由IESL的研究人员共同撰写的相关文章题为“铁氧-铁3-δO4纳米晶体中空位驱动的非立方局域结构和磁各向异性剪裁”,最近发表在第一期科学杂志《物理评论十》上

沿着这些路线,特别是在与癌症的斗争中,研究人员正在积极开发复杂的策略,通过提高肿瘤的温度来摧毁肿瘤

在一种这样的方法中,纳米级晶体(即

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比人类头发厚度小十万倍的微小粒子(称为“纳米晶体”)被注射到癌组织中,并通过外部刺激(例如

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磁场)提供了一种新的微创治疗方案,该方案也有助于降低抗癌治疗的毒性

福思-IESL的研究小组提出了一个新概念,即所需的物理性质可以从对称性的打破中产生,例如通过引入空位(I

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空原子位置),而不是通过具有完美有序原子排列的晶体

当使用纳米级晶体颗粒进行磁介导加热(局部温度升高超过生理极限,称为“高温”)时,这种系统状态的功能性反映在性能的提高上

这个想法遵循皮埃尔·居里原理(1894),对影响当代自然科学中广泛现象的对称性破缺之谜进行推理

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从压电和量子场论到蛋白质折叠)

为了成功地进行这项重要的研究

IESL大学的化学物理学家和研究主任亚历山大·拉普斯协调了一项跨学科的合作,该合作汇集了来自希腊的INN-Demokritos的理论和模型、来自意大利的CNR-SPIN & UNINA的磁性表征、来自BNL的CMPMSD的光子的科学研究

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),以及来自LCN(英国)的纳米级材料分析,旨在探索结构缺陷与氧化铁胶体纳米晶体的尺寸和形状之间的关系,并确定这些与纳米生物技术相关的磁性之间的关系

揭示当前发现的关键是利用同步加速器设施(美国BNL NSLS二号)提供的超亮高能光粒子(光子)

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这种光束比传统的医用x光成像光源亮几亿倍,当从样品中散射出来时,这种光束的极高分辨率有助于确定在氧化还原过程中从晶格中拉出的金属原子会产生空位(即

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缺陷),它们通过局部失真相互关联

“由于缺陷而出现的局部对称性破坏,使纳米晶体的磁各向异性向有利的方向变化

空位充当钉扎中心,促进构成它们的基本磁体(自旋)之间的竞争,实际上阻碍了自旋的相干反转和容易弛豫

与无缺陷实体相比,这使得纳米材料的热响应性能显著提高了10倍

“自旋释放的能量可能类似于物体在粘性介质中的扩散,在粘性介质中,流体密度越高,减速越有效,其动能转化为热量,”IESL大学量子材料和磁性实验室的组长亚历山大·拉普思解释道

这项研究表明,原子级缺陷控制作为一个设计参数有着更广泛的含义,它有利于优化纳米材料的各向异性特性,同时具有诊断和治疗功能

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在治疗诊断学领域寻求的磁图像引导的热响应细胞过程

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