Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS Русский Sign in Submit a paper
Journal of Radio Electronics Online scientific journal · eISSN 1684-1719
2019, № 1 · BIOMEDICAL RADIO ELECTRONICS

On the calculation of parameters for the generation of surface waves in liquid medium

S.V. Titov1, V.S. Malinin1, A.S. Titov2,3, K.D. Kazarinov1

1 Fryazino Branch of Kotelnikov IRE RAS, Friazino, Russia
2 Московский физико-технический инсититут (ГУ), Moskovskaia oblact
3 Moscow Institute of Physics and Technology (State University), Dolgoprudnyy, Russia
Full text (PDF) DOI: 10.30898/1684-1719.2019.1.6 UDC 576:532.59 EDN JEUWPN

Abstract

The results of theoretical studies of the generation of capillary waves in an aqueous medium by the electrostriction method are presented. The method is based on determination of the wavelength and damping of surface acoustic waves so allowing one to determine surface tension and surface viscosity of a monolayer. An alternating electric field is used to generate surface waves which when combined with optical measurement renders this technique absolutely contact free. It is shown that the presence of a lipid film on the surface of a liquid changes the wavelength of capillary waves and the attenuation coefficient for a fixed excitation frequency. One advantage of the method is that an ac electric field is used to generate surface waves which when combined with optical measurement renders this technique absolutely contact free. The results so obtained can serve as a basis for subsequent experiments applying electrostriction generation of capillary waves to the study of the surface properties of lipid monolayers as affected by microwave radiation.

  • генерация поверхностных акустических волн
  • поверхностно-активные вещества
  • липидные монослои
  • модели биологических мембран
  • длина волны и затухание поверхностных акустических волн
  • generation of surface acoustic waves
  • surfactants
  • lipid monolayers
  • models of biological membranes
  • wavelength and attenuation of surface acoustic waves
Аннотация (на русском)

Расчет параметров генерации капиллярных волн в водной среде

В работе представлены результаты теоретических исследований генерации капиллярных волн в водной среде электрострикционным методом. Метод основан на регистрации длины волны и затухания поверхностных акустических волн и позволяет определять поверхностное натяжение и поверхностную вязкость монослоя. Для генерации поверхностных волн используется переменное электрическое поле, что в комбинации с измерениями, проводимыми оптическим способом, делает данную технологию полностью бесконтактной.

For citation

Titov S.V., Malinin V.S., Titov A.S., Kazarinov K.D. On the calculation of parameters for the generation of surface waves in liquid medium // Journal of Radio Electronics. – 2019. – No. 1. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2019.1.6

References

  1. J.T. Davies, Е.К. Redial. Interfacial phenomena. London. Academic Press. 1963. 480 p. URL: https://trove.nla.gov.au/work/18699052?selectedversion=NBD2936621
  2. М. Джейкок, Дж. Парфит. Химия поверхностей раздела фаз. М.: Мир. 1984. 269 c. DOI: 10.1080/01932698208943653
  3. L.B. Shih. Surface fluctuation spectroscopy: a novel technique for characterizing liquid interfaces. // Rev. Sci. Instrum. 1984. Vol. 55. P. 716-726. DOI 10.1063/1.1137825
  4. K.J. Maloy, J. Feder, T. Jossang. An experimental technique for measurements of capillary waves. // Rev. Sci. Instrum. 1998. Vol. 60. P. 481-486. DOI: 10.1063/1.1140403
  5. F. Behroozi, B. Lambert, B. Buhrow. Noninvasive measurement of viscosity from damping of capillary waves. // ISA Trans. 2003. Vol. 42. P. 3-8. URL: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12546463
  6. J.D. Jackson. Classical Electrodynamics. N.Y. John Wiley & Sons. 1962. 641 p. DOI: 10.1063/1.3057859
  7. C.H. Sohl, Κ. Miyano, J.B. Ketterson. Novel technique for dynamic surface tension and viscosity measurements at liquid-gas interfaces. // Rev. Sci. Instrum. 2008. Vol. 49. P. 1464-1469. DOI: 10.1063/1.1135288
  8. В.С. Малинин, И.Г. Полников, К.Д. Казаринов. Метод электрострикционной генерации капиллярных волн в изучении поверхностных свойств липидных монослоев. // Научные труды VI Международного конгресса «Слабые и сверхслабые поля и излучения в биологии и медицине», ISBN 5-86456-007-3, СПб, 2012, - C. 122. URL: www.biophys.ru/archive/congress2012/proc-p122.htm
  9. С.В. Титов, В.С. Малинин, А.С. Титов, К.Д. Казаринов. Исследования поверхностных свойств липидных монослоев - моделей биологических мембран. // Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2018, №10. С. 1-15. URL: http://jre.cplire.ru/jre/oct18/13/text.pdf
  10. S.H. Yu, F. Possmayer, Adsorption, Compression and Stability of Surface Films from Natural, Lipid Extract and Reconstituted Pulmonary Surfactants. // Biochim. Biophys. Acta. 1993. Vol. 1167. P. 264-271. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/8481387
  11. B.A. Березовский, В.Ю. Горчаков. Поверхностно-активные вещества легкого. Киев: Наукова Думка. 1982. 168 c.
  12. О.А. Розенберг. Легочный сурфактант и его применение при заболеваниях легких. // Общая реаниматология. 2007. Т. 3, № 1. С. 66-77. DOI: 10.15360/1813-9779-2007-1-66-77
  13. Казаринов К.Д., Полников И.Г. Опыт использования волноводно- диэлектрической камеры для измерения концентрации воды в органических средах и облучения биологических объектов. // Электронная техника. Сер. 1. СВЧ - техника. 2018. Вып. 3 (538). С. 92-102.
  14. Казаринов К.Д. Исследование мембранотропной активности ЭМИ в широком диапазоне длин волн. // Электронная техника. Сер. 1. СВЧ - техника. 2018. Вып. 2 (537). С. 62-75. URL: http://www.istokmw.ru/uploads/files/static/101/UHF2018-2.pdf