Электромагнитные поля в биосфере - Красногорская Н.В.
Скачать (прямая ссылка):
органических средах и биополимерах наблвдаётся специфические участки,
дифференциальное сопротивление которых отрицательно. Наблюдаемые ОС
обычно принадлежат к / -типу /8/, реже встречается N -тип, а также
смешанные
224
Рис. 40. Осциллограмма зависимости поляризации от напряженности поля (ги-
стерезисная петля), полученная для геля гемоглобина
Толщина пленки 6 мкм, частота приложенного поля 1000 Га
характеристики (РНК 10 г/л в I мМ раствора. -М*CI). Наличие характерных
нелинейных участков ВАХ и зависимость тока от толщины указывают на
ограничение тока пространственным зарядом, локализованным в объеме
пленки. Наблюдается также значительная анизотропия электрических свойств.
С электрической анизотропией и пространственным зарядом, по-видимому,
связана и наблюдаемая нелинейность диэлектрических свойств.
На рис. 40 приведена осциллограмма зависимости поляризации от поля,
полученная для пленки геля гемоглобина при частоте наложенного вдоль
толщины пленки поля 1Ср Гц, Однако в отличие от обычной петли гистерезиса
(наблюдаемой для сегнетоалектриксв и нелинейных диэлектриков и
определяющей наличие внутренней спонтанной либо индуцированной
поляризации), приведенная на рис. 40 осциллограмма гистерезисной петли
имеет отрицательный наклон и, следовательно, дифференциальная
диэлектрическая проницаемость ? , определяемая из этой петли, является
отрицательной. Плавное увеличение напряжения на пленке до некоторой
критической величины приводило, как правило, при небольших толщинах
пленки к резкому увеличению на несколько порядков ее проводимости. Под
действием ЭП напряженностью Е = 5*104 В/см дифференциальная проводимость
жирных кислот и гидратированного гемоглобина увеличивалась от <о = 1СГ(r)-
1СГ10 Сим/см до б = КГЗ-КГ4 Сим/см, для желатина б = 1,7 Сим/см.
Увеличение проводимости псоле воздействия полем приводило к нелинейному
характеру ВАХ уже в полях напряженностью Е = 600 В/см.
В биополимерах наблюдались низкочастотные колебания тска от 0,5 Гц до I
к1Ц, обусловленные существенно неравновесным состоянием систем с бС (рис.
41). Зависимость проводимости и формы ВАХ от внешних воздействий -
электрического поля и механической деформации - устойчиво сохраняется и
после отвердевания пленки жидкости.
Уникальным свойством сред с ОС является, как известно, способность
15. Зак. 1898 2 25
и с. 41. Низкочастотные колебания поля, при которых система переключается
из киз-коомного в высокоомное состояние (и обратно) для желатина В точке
максимума по сси ординат плотность тока 1,2 мА/см2
усиливать попадашций на них электромагнитный сигнал. Действительно,
коэффициент поглощения любой изотропной средой /э/:
сг л = 1?Т ^
где J ( f,f ) - нелинейная функция, зависимая от диэлектрической
постоянной среды и частоты. | проходящего через среду сигнала ЭМП.
На участке ОС ^<0 и, следовательно, ос<0, т.е. имеет место эффект
отрицательного поглощения. Это значит, что электромагнитная волна,'
распространяясь в среде с ОС, не затухает, а нарастает. В наших1
экспериментах состояние ОС возникало в полях, напряженностью порядка 10(r)
В/см (заметим, что напряженности поля в биомембранах, обусловленные
электрохимическим градиентом, достигает значений 10(r)-10(r) В/см).
Таким образом, отвлекаясь ст конкретных механизмов токопереноса,
структуры с ОС вследствие наличия внутренней обратной связи можно считать
наиболее простыми генераторами и усилителями электрических сигналов.
Механоэлектрические эффекты.
Эксперименты показали, что высокая чувствительность к механическим
воздействиям (деформация, давление), возникающая под действием ЭП в
жидкофазном состоянии полимеров, сохраняется при переходе в другие
агрегатные состояния - гелеобразное и твердое.
Величина механочувствительности оценивалась по экспериментальной
характеристике зависимости электросопротивлений К от нагрузки Р. Еленка
биополимера наносилась при этом на упругую металлизированную подложку,
относительная деформация 2> которой определялась из выраже- . ния Ъ =
ЗахдуД3, где х - расстояние ст точки приложения нагрузки до середины
пленки, а - расстояние от оси подложки до пленки, t - длина подложки, ду
- величина прогиба подложки при нагрузке.
226
ошн. еЗ.
Рис. 42. Зависимость сопротивления 1Л от деформации растяжения I -
полиэтилен, толщина пленки /г= Q мкм; 2 - майлар, h= 4 мкм;
3 - желатин, к = 4 мкм
Рис. 43. Вольтамперные характеристики пленки полиэтилена при деформации
На рис. 42 представлены зависимости R (0) для различных полимерных
структур, предварительно подвергнутых воздействию ЭП. Линейная
зависимость в полулогарифмической шкале позволяет описать ее эмпирической
формулой R = В0 ехрс^в , где оС- - коэффициент механочувствительноо-ти,
Rq - сопротивление недеформированной структуры. Величина ot ,
определяемая тангенсом угла наклона кривых, достигает значений I05-I09
отн. ед., что на несколько порядков превышает величину пьезорезистивного
аффекта в неорганических материалах /10/.
