1.4 Эффект дальнодействия в кремнии при низкотемпературном нагреве

В работе [3] было показано влияние низкотемпературного нагрева (20 – 60 ^оС) кремния на его микротвердость. Как выяснилось, зависимость относительного изменения микротвердости от длительности качественно аналогична той, которая ранее была установлена для облучения светом. А зависимость относительного изменения микротвердости от температуры демонстрирует, что в случае облучения светом изменение Н не связано с нагревом. В случае образцов с предварительно удаленным ЕО изменения Н отсутствовали, как и при облучении светом, что показывает ключевую роль ЕО. Полученные результаты дают основание полагать, что механизмы влияния на дефектную систему кремния в целом аналогичны при обоих видах воздействия (низкотемпературным термическим и световом), а именно, эти механизмы обусловлены возбуждением и перезарядкой ловушечных центров в ЕО. Только в случаи облучения светом это происходит под действием фотонов, а в случае нагрева теплового фактора т.е. фононов.

1.5 Биологическое действие электромагнитных волн миллиметрового диапазона (квч)

Как видно из предыдущего обзора, в основу интерпретации ЭД в твердых телах положено представление о генерации в ЕО переменного электрического поля с частотами порядка 10¹¹-10¹² ГЦ, которые в свою очередь генерируют гиперзвуковые волны с теми же частотами. Как уже было сказано во введении, этот диапазон частот, называемый в радиотехнике диапазоном крайне высоких частот (КВЧ), применяется в медико-биологических исследованиях.

Первая научная публикация, посвященная необычным эффектам воздействия низкоинтенсивных ( менее 10 мВтсм²) электромагнитных волн миллиметрового (ММ) диапазона на биологические объекты, была сделана в 1966 г. [4]. Материальной базой для проведения такого эксперимента было изобретение т запуск в серийное производство в НПО «Исток» г. Фрязино первых в мире широкодиапазонных генераторов на основе вакуумных приборов СВЧ типа ламп обратной волны [4].

Примерно в тоже время (1968 г.) была опубликована работа Г. Фрёлиха, в которой из общих биологических соображений была обоснована возможность когерентного возбуждения гиперакустических колебаний мембран клеток или ее отдельных участков в диапазоне частот 10¹¹-10¹² Гц, что соответствует ММ-волнам (3х10¹⁰-3х10¹¹ Гц).

К этому времени рядом отечественных ученых (Н. Д. Девятков, М. Б. Голант, Э. А. Гельвич) была высказана идея о том, что низкоинтенсивные ММ-волны играют важную информационную роль в процессах жизнедеятельности биологических объектов и могут быть использованы в медицине для лечения различных заболеваний. Несмотря на отсутствии понимания биофизических механизмов воздействия ММ-волн на биологические объекты, в начале 70-х годов по инициативе Н. Д. Девяткова в ряде медицинских учреждений страны была принята программа по использованию ММ-волн для лечения различных заболеваний.

Механизм воздействия низкоинтенсивного электромагнитного излучения в ММ-диапазоне длин волн на биологические объекты носит многофакторный характер. Предполагается, что ключевую роль играет механизм поддержания в мембране клеток акустоэлектрических колебаний. Эти колебания возникли в процессе эволюции живой клетки и являются одним из главных механизмов поддержания процессов жизнедеятельности. Клетка с клеткой как бы «разговаривает» на языке колебаний в миллиметровом диапазоне длин волн. Нарушение процессов жизнедеятельности сопутствует уменьшение амплитуды колебаний. Воздействие на клетку полями в этом диапазоне частот приводит к коррекции, восстановлению собственных колебаний.

Т. к. в живых организмах клетки и межклеточная жидкость представляет собой водные растворы органических и неорганических веществ, то весьма важную роль в указанных явлениях принадлежит процессам, происходящим при взаимодействии акустоэлектрических колебаний с такими растворами.

В [30] экспериментально исследована структуризация водосодержащей среды в организме и особой роли структуризации при взаимодействие водной среды с ЭМИ (электромагнитные излучения низкой интенсивности).

На структуризацию воды может повлиять материал сосуда (слюда, гранат, полиэтиленовые, фторопластовые пленки и т. д.), в котором она находится. А так же многие водосодержащие среды оказывались структурированными за счет присутствия в их объеме нанонеоднородных структурирующих включений [30].

Одно из возможных объяснений феномена воздействия низкоинтенсивного ММ-излучения на биологические объекты дано Фрёлихом. Согласно его теории, оно приводит к переходу когерентных дипольных возбуждений в биологических системах из метастабильного состояния в основное состояние. В результате возникает большое множество молекул воды с согласованным направлением векторов дипольных моментов, являющееся частным случаем когерентного состояния многочастичной системы. Это может приводить к структурным изменениям в водных системах, что способно оказать существенное влияние на динамику находящихся в них макромолекул (Соловей, 2006). [31]

В диссертации А. В. Хахалина [31]исследована кластерная структура воды с растворенными солями NaCl и KCl. Выявлены часто реализуемые типы структур сеток из водородных связей в водном кластере с ионами Na⁺ или К⁺ присутствии 8 молекул воды. Определены конфигурации кластеров с ионами Na⁺ или К⁺ в окружении 8 молекул воды, в которых происходят достоверные изменения координат у одной из молекул воды под воздействием электрического поля. Показано, что водные кластеры с ионом, обладающие симметрией расположения молекул воды в первой координационной сфере в трех взаимоперпендикулярных плоскостях, подвержены воздействию низкоинтенсивного электрического поля. [31]

Таким образом, в настоящее время собрано большое количество фактов, свидетельствующих о активной роли электромагнитных и акустических волн КВЧ диапазона в жизнедеятельности организма, и выполнены теоретические и экспериментальные работы, которые дают возможность в первом приближении дают понять физико-химические предпосылки этой роли. Однако детальное изучение этих процессов находится еще в начальной стадии.

В нашей работе эти сведения используются как основа для постановки экспериментов и для интерпретации полученных результатов.