太赫茲療法的前景：有效治療由 COVID-19 引起的感染
NT Bagraev 1 * , PA 戈洛文2, VS 赫羅莫夫1,勒克利亞奇金1, 3, AM 瑪利亞連科1, 3,弗吉尼亞州馬什科夫2,巴諾維科夫3,美聯社 Presnukhina 4,作為魯科夫4和KB Taranets 2
1 Ioffe 研究所，俄羅斯聯邦聖彼得堡
2彼得大帝聖彼得堡理工大學，俄羅斯聯邦聖彼得堡
3 Dipole Structures Llc，俄羅斯聯邦聖彼得堡
4俄羅斯聯邦聖彼得堡阿爾馬佐夫國家醫學研究中心
*通訊作者：
NT巴格拉耶夫
俄羅斯聯邦聖彼得堡 Ioffe 研究所
電子郵件： bagraev@mail.ioffe.ru, nikolay.bagraev@gmail.com
收稿日期：2020 年 7 月 29 日
接受日期：2020 年 8 月 1 日
發布日期：2020 年 8 月 8 日
DOI: 10.24966/ACIM-7562/100112
抽象的
展示了矽納米夾層結構（SNS）在穩定的漏源電流條件下產生的太赫茲（THz）輻射特性。由量子法拉第效應產生的輻照頻率由嵌入由負 U 中心限制的矽納米三明治結構的邊緣通道中的微腔參數決定。緊湊型太赫茲輻射源的特性決定了高效醫療應用的基礎。
為確認，本文介紹了肺部病變患者的高效治療結果，包括由新型冠狀病毒感染引起的病變。結果表明，早期（第一天）使用太赫茲輻射可以減少患者在重症監護室的停留時間，以及患者插管和機械通氣的時間，從而減少放射學和藥理學增加患者的負擔，以增加具有危險因素的患者獲得良好預後的機會。
此外，我們提出了關於活生物組織對太赫茲輻射的共振響應的第一個發現，通過測量霍爾幾何結構中製備的 SNS 框架內的縱向電導和橫向電壓的變化，可以識別它們。討論了太赫茲響應的機制，與夏皮羅階相關生成的模型。太赫茲照射下活生物組織的太赫茲共振響應也適用於腫瘤性乳腺疾病的定義，因為最近在太赫茲診斷領域的研究表明，正常細胞和癌細胞的光譜特徵存在差異。因此，有希望的是使用太赫茲輻射源和記錄器來早期診斷乳腺疾病。
關鍵詞
冠狀病毒感染; 負U中心；肺部病變；矽納米夾層結構；腫瘤性乳腺疾病的太赫茲診斷；太赫茲輻照
介紹
近年來，基於它們的材料和納米結構的研究，使得在高達室溫的高溫下檢測宏觀量子效應成為可能，引起了人們的極大興趣[1-7]。揭示這些效應的主要條件之一是有效中和納米結構邊緣通道中的電子-電子相互作用。出於這個原因，在石墨烯、許多相關的拓撲絕緣體和超導體中觀察到高溫 Shubnikov-de Haas、de Haas-van Alphen 振盪、霍爾電阻量子階梯和縱向電導量子階梯[2,3 ]，以及矽、6H-SiC 和 CdF 2納米結構，其中邊緣通道被負 U 中心鏈限制 [4-7]。應該注意的是，當邊緣通道被 d 或 f 元素鏈限制時，也可以預測邊緣通道中電子-電子相互作用的中和 [8,9]。但是，由負 U 中心組成的塗層似乎更有效地有助於觀察高溫下的宏觀量子現象 [4-7]。此外，在觀察到的宏觀量子現像中，量子法拉第效應佔據重要地位，正如它所發現的那樣，它導致單個磁通量量子捕獲到包含單個載流子的邊緣通道，從而發射太赫茲的輻射- 和 GHz 頻率範圍取決於邊緣通道長度 [4,6]。結果表明，不僅可以通過改變邊緣通道的尺寸參數，還可以通過將各種微腔系統納入其中來控制頻率和幅度特性[5-7]。因此，開發了各種版本的緊湊型太赫茲輻照源，廣泛應用於實用醫學[10]。
目前，在燒傷、中風、糖尿病、關節疾病、脊柱退行性營養不良病變以及心臟手術患者的維持等方面，已經積累了一些實踐和科學經驗。在聖彼得堡和莫斯科的醫院（1995-2020 年）成功測試了 SNS 設備的太赫茲輻射的使用。應該注意的是，沒有註意到副作用。即使在最嚴重的臨床條件下（燒傷中的休克狀態、中風中的意識受壓狀態和運動障礙、精神運動性覺醒、腦病、全身皰疹性神經節炎中的疼痛綜合徵和糖尿病中的多發性神經病、脊柱和類風濕的退行性營養不良變化）多關節炎）使用太赫茲照射。
因此，使用基於 SNS 納米結構的太赫茲器件的適應症是：
• 結合抗休克效果治療熱損傷和其他皮膚損傷
• 加速大面積創面、褥瘡和營養性潰瘍癒合，治療術後瘢痕畸形
• 在放射損傷的情況下治療皮膚和傷口損傷
• 治療免疫系統疾病
• 治療嚴重脊椎損傷和預防肌肉骨骼疾病
• 糖尿病血管病變的治療
• 治療各類關節病，防治類風濕性關節炎並發症
• 低血壓治療
• 治療肺部疾病
• 頜面外科治療面部疤痕畸形
• 治療單純性和慢性胃和十二指腸潰瘍
• 在麻醉撤出的情況下進行外科手術後的治療
• 移動版救護車中的抗休克治療
• 運動損傷的防治
• 健康治療
此外，根據最新數據，該植物可有效用於治療嚴重的中樞神經系統脫髓鞘疾病。
應該指出的是，太赫茲輻射在世界治療實踐中正變得越來越普遍[11]。此外，遠紅外和太赫茲範圍包括波長分別為 10 至 1000 μm 的輻照，頻率為 300 GHz 至 30 THz，因此通常表示特定的頻率或波長，因為它具有明確的特性。此外，GHz、THz 和 IR 輻射的組合對於對生物組織的直接治療作用最受關注，因為 IR 輻射可以刺激人體最重要的生化反應，而輻射的 THz 成分提供了一種由於蛋白質分子中的鍵“搖晃”[10]，這種效應的共振增加，而 GHz 調製會影響 DNA - 寡核苷酸的縱向振動 [5,7]。從 SNS 納米結構中選擇 THZ 輻射的頻率使得目前分子生物學家面臨的更重要的實際挑戰之一是找到識別短鏈 DNA 的更好方法。這些核苷酸鏈稱為寡核苷酸，在基因檢測、法醫學和 DNA 擴增等過程中非常有用 [12]。除此之外，DNA寡核苷酸的太赫茲頻率選擇似乎是實施個體化醫療治療嚴重遺傳病的重要一步。這些核苷酸鏈在基因檢測、法醫學和 DNA 擴增等過程中非常有用 [12]。除此之外，DNA寡核苷酸的太赫茲頻率選擇似乎是實施個體化醫療治療嚴重遺傳病的重要一步。這些核苷酸鏈在基因檢測、法醫學和 DNA 擴增等過程中非常有用 [12]。除此之外，DNA寡核苷酸的太赫茲頻率選擇似乎是實施個體化醫療治療嚴重遺傳病的重要一步。
這種調製頻率的組合可以在無線電波範圍內以與無線電工程中廣泛使用的同步檢測原理完全相同的方式實現，其中短波輻射（高頻）由長波輻射調製（低頻）。很明顯，在光波長范圍的情況下，較短的太赫茲輻照應該被較長波長的GHz輻照調製。這種共生的優勢是顯而易見的，但直到最近，具有相似特徵的源的技術實現實際上是不可能的。然而，從矽納米結構的邊緣通道開發的緊湊型太赫茲輻射源使得可以創建一個在 1-700 微米波長范圍內工作的寬帶太赫茲發射器，並採用太赫茲調製（40 GHz - 3. 5 THz）在整個輻照光譜[10]。如上所述，該發射器用於實用醫學的各個領域，具有很高的治療效果，本文通過對包括冠狀病毒在內的肺部病變患者的高效治療結果的例子來證明這一點。此外，我們提出了關於活生物組織對太赫茲輻射的共振響應的第一個發現，通過測量霍爾幾何結構中製備的 SNS 框架內的縱向電導和橫向電壓的變化，可以識別它們。討論了太赫茲響應的機制，與夏皮羅階相關生成的模型。太赫茲照射下活體生物組織的太赫茲共振響應也適用於腫瘤性乳腺疾病的定義，因為最近在太赫茲診斷領域的研究表明，正常細胞和癌細胞的光譜特徵存在差異[1]。因此，有希望的是使用太赫茲輻射源和記錄器來早期診斷乳腺疾病。
太赫茲輻射的矽源
矽納米結構是一種矽納米三明治（SNS），它代表了一個超窄的 p 型矽量子阱（p- Si -QW），在 n -Si (100) 表面（圖 1）[4,6]。SNS 是在硼的初步氧化過程和隨後的氣相中短時間擴散過程中在霍爾幾何結構的框架內形成的 [4,6]。結果表明，δ 勢壘中的硼原子排列在負 U 三角偶極中心 (B + - B - ) 的晶體學取向序列上，這些序列是由負 U 反應形成的：2B o → B + +乙-[4,6]。發現負 U 偶極子硼中心的存在使電子-電子相互作用猝滅，從而允許在高溫下出現宏觀量子現象，直至室溫 [4,6]。此外，電子 - 電子相互作用的最有效猝滅是在由負 U 偶極硼中心限制的量子阱的邊緣通道中實現的。應該注意的是，負相關能量的大小取決於電子-振動相互作用和電荷相關性的相互作用程度，並通過局部聲子模式的出現來揭示[4,6]。對電導率角依賴性的詳細研究使得確定偶極硼中心的負相關能量值成為可能，0.044 eV，
由於電子 - 電子相互作用的有效中和，位於邊緣通道內的空穴形成量子諧振子鏈，由於法拉第量子效應在穩定條件下產生太赫茲（THz）和千兆赫茲（GHz）輻射沿 SNS 邊緣通道流動的漏源電流，這會引起磁場的出現。反過來，由於電子-電子相互作用的中和，以及由於法拉第效應，在像素中感應出電流，從而產生 THz 和 GHz：I ind ΔΦ = E(hn)，其中： ΔΦ= Φ 0=h/2e。根據穩定的漏源電流的值，兩種太赫茲產生機制是可能的[5,7,10]。在低電流 (-7A) 下，上述機制占主導地位，這是由於在捕獲單個磁通量量子期間以像素為單位產生的電流。對於遠高於上述值的電流，太赫茲輻射的產生類似於由兩個背靠背約瑟夫森結界定的框架。在這種情況下，生成頻率由已知關係確定：hn=2e I ind R，其中 R =h/2e 2 - 電阻量子對應於具有單個孔的像素。考慮到所用SNS結構中二維孔洞的密度值，3 10 13 m -2，具有單個孔的像素尺寸對應於 16.6 μm x 2 nm，這反過來又導致頻率為 2.8 THz 的 THz 輻照的主要產生。
