Posted by goresan refleksi on Sunday, June 28, 2020 in Teknologi Sains | No comments
Ketika sebuah elektron peristiwa iradiasi di dalam COVID-19, serangkaian
proses tabrakan antara elektron energik dan molekul struktur virus akan
terjadi. Berdasarkan situasi kehilangan energi, proses tabrakan dapat dibagi
menjadi proses hamburan elastis tanpa kehilangan energi dan proses hamburan
inelastik dengan kehilangan energi. Dalam penelitian ini, kami menghitung
proses hamburan elastis dengan mode Rutherford, dan menangani proses hamburan
inelastik dengan mode Fast Secondary
Electron (FSE). Kita harus melacak setiap elektron (termasuk elektron
kejadian dan elektron sekunder yang dihasilkan) sampai energinya habis atau
keluar dari permukaan virus dengan simulasi numerik Monte Carlo.
Untuk proses hamburan elastis, penting bagi kita untuk mendapatkan sudut
hamburan selama tabrakan antara elektron dan atom. Di sini kita menggunakan
mode Rutherford untuk menghitung penampang sebaran elastis.
Untuk proses hamburan inelastik, kita harus mempertimbangkan tidak hanya
perubahan sudut tetapi juga transfer energi. Berdasarkan mode FSE, bagian
lintas hamburan inelastik berdosa ketika dianggap mekanisme pemintalan kuantum.
Terlepas dari variasi arah, energi elektron akan berubah selama hamburan
inelastik. Di sini kita dapat menggunakan metode pendekatan perlambatan terus
menerus (CSDA) untuk menghitung kehilangan energi di setiap langkah.
Ketika virus datang dengan elektron, serangkaian metode Monte Carlo akan
menilai jenis hamburan apa yang akan terjadi pada setiap tabrakan berdasarkan
nomor acak dan fitur hamburan.
Selama hamburan inelastik antara elektron energik dan atom COVID-19,
bagian dari energi elektron dapat berubah menjadi atom dan menghasilkan
ionisasi atom dan generasi elektron sekunder dalam. Massa ionisasi atom akan
memutus rantai molekul dan menghancurkan aktivitas COVID-19
1)
Distribusi ionisasi
Gambar 2 menunjukkan situasi ionisasi dalam COVID-19 sphere di bawah dua
jenis kondisi insiden, iradiasi titik dan iradiasi seragam. Untuk
mendemonstrasikan fitur ionisasi dengan lebih baik, nomor elektron iradiasi
default diatur menjadi 20000. Energi primer elektron untuk kejadian default
adalah 10 keV. Karena elektron kejadian dan elektron sekunder dalam yang
dihasilkan akan terjadi dalam serangkaian proses ionisasi inelastik, jumlah
ionisasi akhir jauh lebih besar daripada jumlah elektron kejadian. Dari titik
iradiasi ditunjukkan pada Gambar. 2 (a), kita dapat menemukan bahwa setelah
mengalami serangkaian proses tabrakan, intensitas ionisasi menjadi lebih
divergensi, sedangkan kecenderungan ini disamakan dalam situasi iradiasi
seragam Gambar. 2 (b). Pada sisi lebar, intensitas ionisasi tampak lebih
sedikit karena elektron lebih mudah untuk lepas dan dengan demikian banyak
tumbukan kaskade terlepas.
Setiap hamburan inelastik yang disebabkan ionisasi akan membangkitkan
sepasang elektron dan lubang bebas. Gambar 3 menunjukkan distribusi eksitasi di
kedua arah iradiasi z dan arah radial bola virus R. Kondisi insiden E-beam
dalam irradiasi seragam standar. Untuk Gambar 3 (a), titik iradiasi adalah pada
z = 60 nm, dan kecenderungan penurunan pada kedua ujungnya dapat dijelaskan
oleh variasi volume penampang yang valid.
Seperti ditunjukkan dalam arah radial pada Gambar. 3 (b), kita dapat
secara intuitif memperoleh situasi ionisasi di setiap empat bidang. Karena
protein lonjakan jarang tersebar di sekitar kulit terluar, ionisasi yang
dideritanya tidak setinggi yang ditunjukkan pada area M1. Eksitasi utama
terjadi dalam M2 sebagaimana dilambangkan, yang berarti lapisan amplop
mengalami ionisasi paling iradiasi. Setelah melewati ruang celah, nukleokapsid
(M3) masih mengalami ionisasi iradiasi E-beam yang tinggi, sedangkan ionisasi
RNA (M4) cepat surut dengan R di pusat virus COVID-19.
2)
Kehilangan energi
Ketika elektron energik menunjukkan hamburan inelastik dengan atom,
bagian dari kehilangan energi elektron menghasilkan eksitasi pasangan elektron
bebas, sementara bagian lain dari kehilangan energi elektron dapat berubah
menjadi fonon yang dapat menyebabkan kerusakan struktural geometri. Oleh karena
itu, untuk mengevaluasi secara akurat pengaruh iradiasi E-beam pada virus, kita
juga harus menyelidiki karakteristik kehilangan energi elektron.
Gambar 4 (a) adalah spektrum kehilangan energi elektron yang
dinormalisasi di seluruh COVID-19. Meskipun insiden energi elektron primer
setinggi 10 keV, kehilangan energi elektron yang terfokus pada 10 eV hingga 87
eV mencapai 78,4%. Oleh karena itu, jika elektron 10 keV menghabiskan energinya
dalam satu virus, ia membutuhkan sekitar ratusan hamburan inelastik, yang
hampir tidak mungkin untuk COVID-19 berdiameter 100 nm. Karena setiap
kehilangan energi elektron selalu berasal dari eksitasi elektron dan lubang
bebas, waktu kehilangan energi elektron jauh lebih besar dari jumlah eksitasi,
seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 4 (b). Kecenderungan keseluruhan
distribusi waktu kehilangan energi dalam arah radial mirip dengan distribusi
jumlah eksitasi, karena keacakan dan kepadatan yang tinggi, kurva distribusi
kehilangan energi lebih halus.
Karena perbedaan dalam rumus molekul dan struktur ruang di empat area,
spektrum kehilangan energi dan total kehilangan energi akan tampak berbeda.
Gambar 5 (a) adalah spektrum kehilangan energi elektron yang dinormalisasi
dalam M1, M2, M3 dan M4 yang disajikan dengan garis putus-putus hitam, merah,
biru dan hijau. Dari kurva spektrum kehilangan energi M2 pada Gambar. 5 (a),
kita dapat menemukan bahwa kehilangan energi puncaknya lebih besar dari tiga
area lainnya, yang menghasilkan kurva puncak-ganda pada Gambar. 4 (a).
Kehilangan energi puncak M2 yang lebih besar berarti bahwa elektron dapat kehilangan
lebih banyak energi ketika melintasi satuan panjang dalam amplop dibandingkan
dengan yang lain. Setelah mengintegrasikan semua energi yang hilang di setiap
area, total kehilangan energi dalam M1-M4 ditunjukkan pada Gambar. 5 (b). Nilai
total kehilangan energi TEloss dalam M1-M4 adalah 7,6 105 eV, 2,8 106 eV, 8,4
105 eV, dan 7,0 105 eV. Protein amplop M2 menderita kerusakan kehilangan energi
elektron yang paling banyak, sementara melindungi RNA M4 menderita kerusakan
kehilangan energi elektron yang paling sedikit.
Di bawah iradiasi elektron, kerusakan ionisasi utama
terjadi pada lapisan protein untuk melindungi RNA bagian dalam. Hilangnya
energi elektron yang berinteraksi dengan atom COVID-19 berfokus pada 10-87 eV
yang mencapai 87%. Kehilangan energi puncak protein tampaknya lebih besar
daripada bagian lain dari virus. Meskipun elektron energi yang lebih tinggi
dapat membantu memperdalam, kerusakan total kehilangan energi COVID-19
pertama-tama meningkatkan dan kemudian surut untuk jalan bebas berarti lebih
lama dalam situasi energi yang lebih tinggi. Energi elektron iradiasi yang
terkait dengan kerusakan kehilangan energi terkuat adalah sekitar 2 keV, yang
efisiensi kerusakannya dapat mencapai 55%. Studi ini dapat memberikan dukungan
teoritis tentang inaktivasi COVID-19 dengan pendekatan yang cepat dan andal
dalam penelitian dan industri.
0 komentar:
Post a Comment