Том 33, номер 05, статья № 8

Аннотация:

Представлены исследования поглощающей способности полой сферической микрочастицы – микрокапсулы, в оболочку которой добавлены сильно поглощающие золотые наночастицы сферической и цилиндрической пространственных форм. С помощью численного моделирования получены спектры поглощения легированной наночастицами микрокапсулы в видимой и ближней ИК-областях спектра. Установлено, что эффективность поглощения света капсулой зависит от морфологии нановключений. В частности, происходит заметное усиление поглощения капсулы в областях резонансного возбуждения поверхностных плазмонных мод наночастиц. Дисперсия поглощения уменьшается с увеличением объемного содержания наночастиц в микрокапсуле, а также при смешивании нановключений различных форм (сферы + стержни). В этом случае становится возможно получить близкий к равномерному спектр поглощения капсулы в рассматриваемом диапазоне длин волн.

Ключевые слова:

микрокапсула, наночастица, поглощение света, плазмонный резонанс, эффективная среда

Список литературы:

1. Langer R., Tirrell D.A. Designing materials for biology and medicine // Nature. 2004. V. 428. P. 487–492.
2. Miyazawa K., Yajima I., Kaneda I., Yanaki T. Preparation of a new soft capsule for cosmetic // J. Cosmet. Sci. 2000. V. 51. P. 239–252.
3. Pavlov A.M., Gabriel S.A., Sukhorukov G.B., Gould D.J. Improved and targeted delivery of bioactive molecules to cells with magnetic layer-by-layer assembled microcapsules // Nanoscale. 2015. V. 7. P. 9686–9693.
4. Rosenberg M., Lee S-J. Water-insoluble, Whey protein-based microspheres prepared by an all-aqueous process // J. Food Sci. 2004. V. 69. DOI: 10.1111/j.1365-2621.2004.tb17867.x.
5. Galanzha E.I., Weingold R., Nedosekin D.A., Sarimollaoglu M., Kuchyanov A.S., Parkhomenko R.G., Plekhanov A.I., Stockman M.I., Zharov V.P. Spaser as novel versatile biomedical tool // Nat. Commun. 2017. DOI: 10.1038/neomms15528.
6. Wang W., Duan W., Ahmed S., Mallouk T.E., Sen A. Small power: Autonomous nano- and micromotors propelled by self-generated gradients // Nano Today. 2013. V. 8. P. 531–554.
7. Ungaro F., d’Angelo I., Miro A., La Rotonda M.I., Quaglia F. Engineered PLGA nano- and micro-carriers for pulmonary delivery: Challenges and promises // J. Pharm. Pharmacol. 2012. V. 64, N 9. P. 1217–1235.
8. Timin A.S., Gao H., Voronin D.V., Gorin D.A., Sukhorukov G.B. Inorganic/organic multilayer capsule composition for improved functionality and external triggering // Adv. Mater. Interfaces. 2017. V. 4, N 1. DOI: 10.1002/ admi.201600338 (2016).
9. Esser-Kahn A.P., Odom S.A., Sottos N.R., White S.R., Moore J.S. Triggered release from polymer capsules // Macromolecules. 2011. V. 44. P. 5539–5553.
10. Timin A.S., Gould D.J., Sukhorukov G.B. Multi-layer microcapsules: Fresh insights and new applications // Expert Opin. Drug Delivery. 2017. V. 14, N 5. P. 583–587. DOI: 10.1080/17425247.2017.1285279
11. Geints Yu.E., Zemlyanov A.A. Optimal conditions for laser-induced heating of a double-shell spherical nanocapsule // J. Appl. Phys. 2014. V. 121. P. 123111. DOI: 10.1063/1.4979095
12. Yi Q., Sukhorukov G.B. UV-induced disruption of microcapsules with azobenzene groups // Soft Matt. 2014. V. 10, N 9. P. 1384–1391.
13. Gao H., Wen D., Tarakina N.V., Liang J., Bush­bya A.J., Sukhorukov G.B. Bifunctional ultraviolet/ultrasound responsive composite TiO₂/polyelectro­lyte microcapsules // Nanoscale. 2016. V. 8. P. 5170–5180. DOI: 10.1039/c5nr06666b.
14. Skirtach A.G., Javier A.M., Kreft O., Köhler K., Alberola A.P., Möhwald H., Parak W.J., Sukhorukov G.B. Laser-induced release of encapsulated materials inside living cells // Angew. Chem. 2006. V. 45, N 28. P. 4612–4617.
15. Anandhakumar S., Vijayalakshmi S.P., Jagadeesh G., Raichur A.M. Silver nanoparticle synthesis: novel route for laser triggering of polyelectrolyte capsules // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2011. V. 3, N 9. P. 3419–24. DOI: 10.1021/am200651t.
16. Skirtach A.G., Antipov A.A., Shchukin D.G., Sukhorukov G.B. Remote activation of capsules containing Ag nanoparticles and IR dye by laser light // Langmuir. 2004. V. 20, N 17. P. 6988–6992.
17. Deng L., Li Q., Al-Rehili S., Haneen O., Almalik A., Alshamsan A., Zhang J., Khashab N.M. Hybrid iron oxide–graphene oxide–polysaccharides microcapsule: a micro-matryoshka for on-demand drug release and antitumor therapy in vivo // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2016. V. 8, N 11. P. 6859–6868.
18. Kassing R., Petkov P., Kulisch W., Popov C. Func­tional Properties of Nanostructured Materials. Springer, 2006. P. 75–110.
19. Kreibig U., Vollmer M. Optical Properties of Metal Clusters. Berlin: Springer, 1995. 535 p.
20. Katawa S. Near-Field Optics and Surface Plasmon Polaritons. Berlin, New York: Springer, 2001. 214 p.
21. Link S., El-Sayed M.A. Shape and size dependence of radioactive, non-radioactive and photothermal properties of gold nanocrystals // Int. Rev. Phys. Chem. 2000. V. 19, N 3. P. 409–453.
22. Hu M., Chen J., Li Z.-Y., Au L., Hartland G.V., Li X., Marquez M., Xia Y. Gold nanostructures: engineering their plasmonic properties for biomedical applications // Chem. Soc. Rev. 2006. V. 35. P. 1084–1094.
23. Liu F., Smallwood G.J. Effect of aggregation on the absorption cross-section of fractal soot aggregates and its impact on LII modelling // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2010. V. 111, N 2. P. 302–308.
24. Johnson P.B., Christy R.W. Optical constants of the noble metals // Phys. Rev. B. 1972. V. 6. P. 4370–4379.
25. Xie B., Ma L., Zhao J., Liu L. Dependent absorption property of nanoparticle clusters: an investigation of the competing effects in the near field // Opt. Express. 2019. V. 27. P. A280–A291.
26. Le K.Q., Alu A. Fano-induced solar absorption enhancement in thin organic photovoltaic cells // Appl. Phys. Lett. 2014. V. 105. P. 141118.
27. Zadeh S.H., Rashidi-Huyeh M., Palpant B. Enhancement of the thermo-optical response of silver nanoparticles due to surface plasmon resonance // J. Appl. Phys. 2017. V. 122. P. 163108.
28. Malynych S., Chumanov G. Light-induced coherent in­teractions between silver nanoparticles in twodimensional arrays // J. Am. Chem. Soc. 2003. V. 125, N 10. P. 2896–2898.