Int ern at i onal  Journ al of Ele ctrical  an d  Co mput er  En gin eeri ng   (IJ E C E)   Vo l.   10 N o.   3 June   2020 ,  pp.  2969 ~ 29 77   IS S N:  20 88 - 8708 DOI: 10 .11 591/ ijece . v 10 i 3 . pp2969 - 29 77           2969       Journ al h om e page http: // ij ece.i aesc or e.c om/i nd ex .ph p/IJ ECE   Therm al r esponse  of  skin  d isea s ed ti ssue tr eated    by plasm onic n anoante nn a       Ra s ha H.   Mahdi H ussein  A.   Jaw ad   Instit ute of La se for  Pos tgra du ate  Studi es,   Univ e rsit y   of  B aghda d ,   Ir aq       Art ic le  In f o     ABSTR A CT    Art ic le  history:   Re cei ved   J ul  11 , 2 019   Re vised  Jan   4 ,   2020   Accepte Ja n 1 2 , 2 020     The   th ermal   dist ribut ion  in  th d isea sed  t issue  tr ea t ed  b y   diff erent  m et hods   fac es  the   probl e m   of  a n   uncont roll able  def used  hea t .   In  the   pre sent  art i cle ,     we  use  a   pl asm onic   bowt ie   n ano ant enn working   in  the   n ea r   infr are r egi on   to  enha nc the  te m per at ure   c onfine m ent   in  the   ti ss ue.   Th e   Com pute r   Sim ula ti on  Tec hnolog y   Studio   Suite   pac k age  ver sion  2019  was  used  to  exe cu te   the  d esign  of  bo th   pla sm onic   n a noant enn and   the  ti ss ue.    Gold  nanostruc ture   and  sili co ca rbide   diox ide   are   the   c om ponent s     the   pla sm onic   n anoa nt enna   in  t he  bowtie   shap e.   Th result s howed  tha t     the   dista nc be twee the   tumor  ti ss ue  and  the   ant enn is  important   to   det ermine   the  i nte nsit y   f ie l w her the   m axi m um   fie ld  is  5 . 9 *10 7   V/m    at   a   dista n ce  of  100  nm .   T he  m axi m um   s pec if ic   absorption  rate  is     1. 92*10 11   W /kg  at   sim il ar  d ista nc which  giv es  highe t empera tur i n     the   t issue  of  58 C o .   It  is  con cl uded  tha t   fro m   t he  obta in ed   result that    the   ne ar  infra r e (1064  nm resona nce  wave l engt is  r ec om m ende in     the   tr ea tment  of  ca nc er  c el b y   p l asm onic   bowtie   nanoa nt enna   be c ause   highe r   int ensity   fi el i gene rat ed .   Th cl oser  dista n c to  the   nanoa n te nna  giv es  highe te m p er ature  in  the   t issue  while   the   t emper at ure   gr adua l l y   dec re ase in   the   ti ss ue  t il l   40 nm   where   no   v al uab le   te m per a t ure   was d et e cted .   Ke yw or d s :   Bow ti e   Op ti cal  n a noa nt enn a   Plasm on ic s   SA R   Tem per at ur distribu ti on     Copyright   ©   202 0   Instit ut o f Ad vanc ed   Engi n ee r ing  and  S cienc e   Al l   rights re serv ed .   Corres pond in Aut h or :   Ra sh H.  Ma hdi   In sti tute  of Las er fo P os tg ra duat e Stu dies ,   Un i ver sit y o f B aghda d ,   Ba ghda d,   Ir a q .   Em a il : rash a@ il ps .uo bagh dad.ed u. iq       1.   INTROD U CTION     The  inte racti on  of  li ght  wit m et al   nan ost ru ct ure  is  th bac kbone  of  plasm on ic s.   The  m et al  nanostr uctu re  i freq ue ncy  de pende nt.  T he  de sign e na no - s tructu res  a re  w el known  t ge ner at t he  ho t - spots   wh e re  the  i nci den fiel is  e nh a nce by  sever al   order   of  m agn it ud e T he   plasm on ic   re so n ance  obser ved   i these str uctu re s ope ns  the  ab i li ty  to  desig a nten nas o per at i ng in  t he op ti c al  sp ect r um   [1 2] .   Op ti cal   na noa nten nas  of  th na no - siz ed   m et al l ic   par ti cl can  im pr ov the  m is m a t ch  betwee   the  diffracti on   lim it ed  sp ot  of  the  e xcita ti on  li ght  an f luorescent   m ol ecules  that   are   m uch   sm al le r   tha   the  incide nt  wav el e ng t [3] Confinem e nt  of  li ght  on  s ubwa velen gth   scal es  wi th  la rg e   local   fiel ds    by  the  e xploit a ti on   o f   surface   plasm on s,  w hi ch  are   colle ct ive  c harge  os ci ll at ion s,  le a ds   t he  dem on strat ion  of   revoluti onary  con ce pts  [4] .   P la s m on ic   na no anten na  ca produce  ve ry  hi gh  near  fiel i nt ensiti es  due  to   their   local iz ed  surf ace  plasm on   resona nce  (LSPR [ 2] Different  ap plica ti on a re  de pe nd i ng   on   nea fiel enh a ncem ent  gen e rated  by  plasm on ic   op ti cal   nanoan te nnas  suc as  s urface - en ha nced  Ram an  sp ect r os c op (S ERS ),   biose ns in g, cance tr eatm ent, sp ect r al  i m aging ,  so l ar a pp li cat ions,  and  near - fiel pro bes  [5,  6] .   Am on va rio us   cat e gories   of  nanostr uc tures  re ported   so  fa to   m anipu la te   L SPR,  bowtie   nanoa nten na  holds  a   uniq ue  po sit io du e   to   it giant  el ect ric  fiel e nhan ce m ent  at   the  sh ar m et a ti p an nano fo c us in char act e risti cs   [7,  8] He nc bowtie   nano structu res  have  been   us e f or   high - perf orm ance  plasm on ic   ap plica ti on [ 9] .   The  well - kn own  e xam ple   of   nanoa nte n na  is  th bowtie   ante nn a w her e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om En g,   V ol.  10 , No 3 J une   2020     296 9   -   297 7   2970   subwa velen gth   ai ga betwee tw m et al l ic   regi on ca e nhance  the  el ec tric   fiel m or tha   100  ti m es  [10 11] .   The  siz e,  sh a pe,   an m or phol og of  the   nanostr uc tu re   cou ld  be  en gin ee red,  in  add it io to    the  inter par ti cl distance  a nd  diele ct ric  en vir on m ent   [12] t heir  L SPRs  ca be   tu ned   fro m   visible  to  th NI R   reg i on   (70   1400  nm ).   The   near - in fr a red   reg i on   (NIR  re gion)  is  the  so - cal le bi ologica window  w hich  i s   par ti cula inter est   fo dee p - ti ssu im aging   and   treat m ent   [13] Lig ht  to   heat  conve rsi on   is  em plo ye f or   photo t her m al   thera py  an photo t her m al   dru release   in  cance cel ls  [14]   The  go l na nostr uc tures ,     especial l wit plasm on ic   pro per ti es  su it able  into  the   NI reg i on,   sh ow  gr e at   prom ise   fo cancer   photo t her m al   thera py  thr ough   nonradiat i ve  ph oto the r m al   eff ect dem on strat in the  abili ty   to  destr oy  cancer ous  le sion   [ 15] ,   Key  f eat ur es  to  co nsi der   w he sel ect ing   nanostr uctu re  for  phot oth e rm al  therap are   the p la sm on   re so na nce  w a vel eng t h,  t he  a bso rp ti on   c ross - se ct ion , a nd t he  s iz e o f  the  na nopar ti cl e   [14 ,   16].   The  opti cal   pro per ti es  of   the  sk in  de te rm ine  li gh distrib ution  in  the  irra diate re gion     (ep i der m is,  derm is  and   subc utaneous )   [ 17] The  op ti cal   te chnolo gies  pro m ise   le ss  dan ge to  the  patie nt   [18] Serio us ly   rese arch  is  do ne  to  in vestigat e   an a naly ze  heat  tra nsfer   thr ough  t he  sk in   ti ssu t obta in     the  te m per at ure  distrib utio bu th e   heat  confinem ent  sti ll   chall eng e.   I this  wor k,   we  de sig bo t plasm on ic   bowtie   na no a nte nn w orkin at   1046  nm   and   t he  propose tum or   ti ssu us in C om pu te r   Si m ulati on   Te chnolo gy  (CS T)  softwa re.  S pecific  A bsor pt ion   Ra te   (SA R)  an te m per at ur distrib utio i   the tum or  c ou l d be esti m at ed.       2.   MA TE RIA L S  AND MET H ODS   The  plasm on ic   nanoan te nna  was  desig ne via  CST  Stud i Su it pack a ge ve r sion   20 19.     The  m at erial us e are  gold  and   SiO 2 T he  resona nce  wa ve le ng th  of   t he  desig ne na noanten na  is  1064  nm Tw desi gn   w ear  accom plished,  one  f or   pl as m on ic   bowt ie   and   the  othe f or   the  pro po s ed  tum or   t issue.    The det ai ls o t he desig a re il lustrate i t he  foll ow i ng sub sect ion s.     2.1.   Plas mo nic   bo w tie  desig n   three - dim e ns io nal  ( 3D)  plasm on ic   bowtie   nanoa ntenn a w orkin at   reso na nce   wav el e ng t   1064  nm   was  desig ne d.   It  is  com po sed  of   a   m et al/diele ct ri c.  The  us ed  re al   and   im aginar par ts  of   the   go l diele ct ric  func ti on   with  res pe ct   to  dif fer e nt   i nciden wa velen gth a re  base on  e xp erim ental   data   [19]   The  refract ive ind e of  the SiO 2   s ub st rate  is 1.5   [20] T he  bowtie   str uct ur e   is  norm al ly   ill um inate by  li near l y   po la rized  wa ve gu i de  excit at ion   s ource  al ong  the  x - a xis  (x - pola rizat io n).  The  s urrou ndin en vir on m ent  of     the d e sig str uc ture  is a ssu m ed  to  b e  air.     The  swee ping  process   was   done  t sel ect   s ui ta ble  ge om et ri pa ram et ers  of  the   desig ned  structu re  t get  the  re quir ed  res onanc wav el e ng t h   [ 21] Th res ults  are  ante nna  le ng th  an width   (L= W = 29 nm ),   thickne ss  (T= 60  nm ),   the  ape wi dth   ( A= 20  nm ),   the  gap   width   (G = 20  nm and   the  bowtie   ang le   ( Θ =90 o ),  and   t he  le ngth the  wi dth a nd   t he  thick ne ss  of   t he  SiO 2   su bst rate  was   set   as  (700,  700,   a nd  20 0)  nm   r especti vely ,  a s sho wn in Fi gure  1.           Figure  1. 3D  S chem at ic  v ie of the  plasm on ic  b owti e n a no anten na   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om En g     IS S N:  20 88 - 8708       Th er ma resp onse  of skin  d ise as e ti ssu e  treated  by pla sm onic  na noante nna   ( Rash a H. Ma hd i )   2971   2.2 .  T issue m od el   The  pro posed  tum or   ti ssu is   the  sk in.  T he  po sit io of  the   tu m or   ti ssu is  in  the  center   of   the  sk in   structu re.  T he   di m ension of  sk in  are  sel ect ed  in  relat ion   with  the  bowtie   struct ure  di m ension wh e re    the  ti ssu le ng th  an wi dth   a re  (L= W=  600  nm wh il the   thickne ss  is  ( T=  300  nm ).   sphe rical   sha pe  of    the tum or  ti ssue  of (D= 100 n m in d ia m e te is pro po s ed  as  sh ow in  Fi gur e 2 .   The  the rm al  pr operti es  of  th ti ssu are  li ste in  Table  1.  In   a dd it io n,   the  diele ct ric  pro per ti es  of     the  ti ssu e p la an  im po r ta nt  r ole  in  the  i nv e s ti gation  of   t he  pro pag at io c ha racteri sti of   t he  plasm on ic  opti cal  nanoa nten na.   These  pro per t ie are  m ai nl dep e ndin on  ti ssu ty pe   an the  wa velen gth   of  interest .     The   desig ne t issue  is  s ubj ec te to  t he  plas m on ic   nanoa ntenn a   ra diati on  at   dif fer e nt  distances,  t he  re su lt e patte rn is s how in  Fig ure  3.       Table  1.  T he  propertie of the  ti ssu es  [22]   Tissu e   Ther m a l Co n d u ctiv ity   ( W / m )   Sp ecif ic Hea tC  (kJ /K/k g )   Mass Den sit y   ρ   (kg / m 3 )   Sk in   0 .2   3 .6   1200   tu m o r   0 .5   3 .6   1050         Figure  2. 3D  S chem at ic  v ie of the t um or  e m bed ded  i t he  sk i ti ssu e         Figure  3. The  fi nal p at te r n of  bowtie  n a noant enn a  in fr ont o the  d esi gn e t issue       3.   RESU LT S   A ND AN ALYSIS   The  perf or m a nce  of   t he  pl asm on ic   bowt ie SA c al culat ion s   an t e m per at ure  es tim a ti on   in     the ti ssu e a re i nv e sti gated  a nd a naly zed.     3.1.    Perf orm ance  of  plasm oni c bo w tie  n ano an te nn a   The  re flect ivit in  dB  as  a   functi on  of  t he  wa vele ng t is  sh ow in  Figure  4.   T he   m axi m u m   ref le ct ivit is  de te ct ed  at   the   wav el e ng t of  1064  nm   wh er it   reac hes  - 27. 70  dB T he  l eng t of  na noa nten na   play an  i m po r ta nt  ro le   in  the   sh ifte re sona nce  wa velen gt h.   Fig ure  5   s hows  t hat  the  el ect ric  fiel is  highly  confine i the   ga of   t he  bowtie   struct ur e The  e nhance near   el ect ric  fi el is  *1 0 8   V / m   and   t he   ga widt Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om En g,   V ol.  10 , No 3 J une   2020     296 9   -   297 7   2972   of   20  nm   exp ect ed.   The  f ar  el ect ric  fiel in  th ree  di m ension f or   the  anten na  a diff e ren dis ta nces     (10 0,   200,  300,  an 400)  nm was   in vestigat ed  as   sho wn  in   Fig ur e   6   (a b,  c,  a nd  d) .   T he   est i m at ed  far  fiel d   (5.9* 10 7 ,  2.95 *10 7 , 1.9 7*10 7   and 1.4 7*10 7 )   V/m  at dista nces (100, 2 00, 3 00, a nd 40 0) nm , r especti vely .               Figure  4. The  re flect ivit y of   pl as m on i c bo wtie   nanoa nten na  at  1064 nm   Figure  5. Ele ct ric fiel d dist ri buti on at the  LS PR  fr e qu e ncy  of p l asm on ic  b owti e n a no a nten na   at  a  gap of  20  nm                               Figure  6. The  fa r - fiel d patt ern o f nan oa nten na  at dif fer e nt  distances;     (a)   100 nm , (b)  200 nm , ( c)  30 0 nm ,   (d )  40 0 nm     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om En g     IS S N:  20 88 - 8708       Th er ma resp onse  of skin  d ise as e ti ssu e  treated  by pla sm onic  na noante nna   ( Rash a H. Ma hd i )   2973   3.2.    S AR calc ulat i on   SA is  m easur of  el ect rom agn et ic   pow er  de ns it an su bse que nt  abs orptio of  el ec trom agn et ic   rad ia ti on a nd c onve rsion to  hea t by hum an  ti ssu e.  It is e xpr essed  a [ 23] .     SA R =  σ|E| 2 /2ρ   (1)     w he re:   σ = the  con du c ti vity  o the  ti ssu e - sim ulati ng   m at erial  ( S/ m )   E = the  total  R MS fiel d st rength ( V/m )   ρ = the m ass densit y of t issue - sim ulatin m at erial  ( kg/m 3 )   The  res on a nce   wav el en gth   1064  nm   was  detect ed  f or   the  desig na noante nn al on bu when     the  pro po se ti ssu is  expose to  the  anten na   at   diff ere nt  di sta nces,  the  es tim a te SA va lues  co uld   be  var i e du e   to  the   va ri at ion   in  t he  refl ect ivit and   he nce  in  t he  far   fiel patte r n.   Now,   t he  ir radi at ed  ti ssu by  bowtie   nanoa nten na  a diff e re nt  dist ances  (10 0,   200,  300,  an 400)  nm   is  sh own  i Fi gure   7.   T he  var ia t ion   i n   the  re flect ivit of  the  desig ne a nte nna  is  stud ie f or  ev ery  distance Wh e re  th re flect ivit m easur ed  i s   ( - 15.33,   - 19.71,  - 27. 57,  a nd  - 43. 84)  dB  f or   t he  dista nc es  (10 0,   200,  300,   a nd  400)  nm   resp ect iv el y.  It  is  ob s er ved   that  the  detect ed  re f le ct ivit is  red   sh ift  sta rting   from   10 nm T he  m axi m u m   w avele ng t sh i ft  was   detect ed  at   distance  of   40 and   m a be  reached   to  the  resona nce  wa ve le ng th  at   certai distance  as  i n   Figure  8.   The   far   fiel distri bu ti on  i the   pro po se ti ss ue   at   dif fer e nt  distances  from   the  nanoa nten na  was  inv est igate w h ere  t he  m axi m u m   far - fiel m easur ed  is  (6. 87*10 7 3.1 4*10 7 2.42* 10 7 a nd   2.1 5*10 7 V/m   fo r   the  distances  ( 100,   200,  30 0,  and   400)  nm   resp ect ively T he  fa r - fiel pa tt ern   f or  eve ry  distance  is  s hown   i Figure  9, w hic in dicat ed  tha t t he  fa r - fiel d d ecr eased  a s t he  d ist ance  inc re ased .                           Figure  7. Side   view o the  propo s ed  ti ssu e e xpose d t o plasm on ic   bowtie   na no a nten na  at  d i ff e ren distanc es;   (a)   100 nm , (b) 200 nm , ( c)  30 0 nm , ( d) 40 0 nm       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om En g,   V ol.  10 , No 3 J une   2020     296 9   -   297 7   2974                   Figure  8. The  re flect ivit y of   pl as m on ic  bo wtie  n a no a nten na   at  d iffe re nt d ist ances  from  the tissue;    (a)   100 nm , (b) 200 nm , ( c)  30 0 nm , ( d) 40 0 nm                 Figure  9. The  fa r - fiel d patt ern in the  pr opos e ti ssu e  at di ff e ren distances;     (a)   100 nm , (b) 200 nm , ( c)  30 0 nm , ( d) 40 nm   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om En g     IS S N:  20 88 - 8708       Th er ma resp onse  of skin  d ise as e ti ssu e  treated  by pla sm onic  na noante nna   ( Rash a H. Ma hd i )   2975   Af te t he  re fle ct ivit and   the   far - fiel patte rn   a re  stu died ,   the  point  S A inside  the  propose ti ssu e   cou l be  est im at ed.   As  ( 1.9 2*10 11 8.76* 10 10 6.23* 10 10 ,   6.1 3*10 10 at   di sta nces  ( 100,  200,  30 0,   a nd  400)  nm   resp ect ively T he  cal culat ed  SA at   diff e re nt  distances  is  ob s er ved   in  Fi gure  10.  It  see m s   that  the  calcu la te SA R i dec reas ed wit h dist anc e.                       Figure  10. T he  calc ulate d p oin t S AR in  the  pro po se ti ss ue  at dif fer e nt  distances  from  the an te nna;     (a)   100 nm , (b) 200 nm , ( c)   30 0 nm , ( d) 40 0 nm       3.3.   Te mper ature c alcula tio n   The  ab sorptio of   power   fro m   el ect ro m agnet ic   fiel ds   caus es  tem per at ure  rise  in  ti ssue s.  The  high  le vels  of   a bsor bed   powe ca cause  ir rev e rs ible  ti ssu da m age.  The  te m per at ur co ul be  cal c ulate f ro m     the S AR esti m at io n values  r el at ed  to   ( 2)   [ 24 ] .     ΔT=  ( S AR   t )/ C   (2)     wh e re: -   T = the  tem per at ur e i n Kelvin  ( K )   t   = the tim e p erio d   C = t he  s pecifi c h eat   (J  /K . kg)   Fr om   the  ob ta ined  re su lt of   po int  S AR,  t he  te m per at ure  distrib ution   in   the  tum or   cou l be  cal c ulate d.   The  est im at ed  tem per at ur va riat ion   in   the  pro posed  ti ss ue  is  580  C o   at   100  nm 116  C o   at   200  nm C o   at   300 nm  an d 0 C o   at  4 00  nm  r especti vely .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om En g,   V ol.  10 , No 3 J une   2020     296 9   -   297 7   2976   4.   DISCU SSI ON   The  op ti cal   pl asm on ic   nano anten na  prov e high  a bili ty  to  dest ru ct   t he  tum or   ti ssue especial ly     the  cance cel ls  due  to  t hese  anten nas  a re  re garde as  ho po i nt  sourc wh ic m eans  that  the  desire ti ssu e   cou l be  destr oyed  without  aff ect in surr oundin h eal thy  ti ssu es.  O ur   pur po se  is  to  est i m at the  t her m al   distrib ution   in the  ti ssu at   diff ere nt  distance fr om   the  nanoan te nn a The  desig ne of  p la sm on ic   nan oa nt enn a   work i ng  in  ne ar - in fr a re is  directl influ e nced   by  dif fere nt  param et ers   (the  s hap e th le n gth,  an t he  ga dim ension )   i ad diti on   t t he  m at erial   us ed  wh e re  the   resona nce  wavel eng th   play an  im po rtant  r ole  in    the  fiel e nh a ncem ent.  In  r ecent  work,  t he   bowtie   sh a pe   of  plasm on ic   na noante nn a   is  sel ect ed   be caus e     the sh ar ti ps  of the  bowtie  ant en na,  th e g r ou an phase ve locit ie s o surf ace plasm on ic   wav e s d ecrea s e w it the  distance  of   prop a gatio and   finall becom zero   at   the  sh ar ti ps   of  th bowtie   [25] The  ge ne rated  fiel cou l be  e nha nced  se ver al   orde of  m agn it ud e   in  t h ga p,  so  the   ga w idth  s houl be   sel ect ed  acc urat el y.     The  m axi m u m   nea fiel is  gen e rated   at   the  resona nce  wav el e ng t h.   T he  go l m et al   is  the  best  c hoic es  i n   the p la sm on ic   structu re i the  m edical  ap plica ti on for diffe ren reasons , n on - to xic m at eri al anti o xid iz e a nd  work i ng  at   re so na nce  wa vel eng t 530  nm.  The   opti cal   wav el e ng t giv es  highe intensit fiel wh i c represse good  s ource  t treat   the  tu m or   c el ls.  The  diele ct ric  m at erial   ( SiO 2 )   is  sel ect ed  to  af fect   the  wa velen gt s hift  in  the   resona n ce  w avelen gth .   It  i w or th   m entio ne her t ha the  interact ion   of    the  incide nt  fi el with  nanoa nten nas  is  nonlinea inte ra ct ion s o,   we  usual ly   exp ect e that  the  tw o - photon  abs orption  occ ur s   bec ause   of   the  res on a nce   wa velen gth  in  th NI re gi on ,   the   res on ance  wa velen gt of    the  go l ca nnot  be  ob ta in ed   unle ss  t he  t w o - phot on  ab sorptio ta kes  pl ace.  T he  res onance   wav el e ngth   is  ob ta ine a fter   diff e re nt  trie w her t he  a ff ect ed   pa ram et ers  (thic kn e s s,  ga p,   le ng t h,  width,  fla re  ang le   are  va ried  m any  tim es.  Th m or eff ect ive   par am et er  in  the  de sig of  bowtie   na noa ntenn is  t he  ga wi dth .     It  is  us e fu t m ention  th at   the  va riat ion   of  e ver y   par am et er  eff ect directl on  the  oth e rs  s o,    the  com prom is at ion   betwee tho se   pa ram et e rs  s houl be  re garde d.   T he   tu m or   ti ssu dim ensio ns   a re  des ign e relat ed  to  t he  bowtie   na noan te nn ta ken   i to  acco unt  th ree  m ai factor the  posit ion  of   t he  tum or   inside     the  sk i n,   the  l ocati on   of  the   tum or   in  the   sk in  hu m an  body  an the  distance  betwe en  na noante nna  an   the  tum or   cel l s.  It   is  obser ve that  the  dis ta nce  eff ect on  the  fiel rea chin to  the  ti ssu w he re  th fiel reduce wh e the  dista nce  i nc reased   w hic m eans  the  te m distribu ti on  in   the   ti ssu e   is  dec rease as  seen   la te r.   The  SAR   cal culat ion   for  dif fer e nt  cases  is  i m po rtant  to  est i m ate  the  tem per at ur distri bu ti on   in     the  ti ssu e.  T he  cal culat ed  res ul ts  of   the  S AR  pro ved   that  the   best  value  of   t he  S AR  is  the  cl os est   to  the  ti ssue   wh ic ca us es  t the   hi gh e te m per at ur ge ne rated  i the  ti ssu e,   kn ow i ng  that  the  res onance  wav el e n gt is   var ie relat ed   to  e ver distanc an does n' rep rese nt  the   be st.  The  cal c ulate S AR  in  t he  wav e guide  w hich  i s   us e in   this  res earch   is  hi gh e r   than   use by  [ 26 ] w hich   pro ves  t hat  N IR  r eso nan ce   wa ve le ng th   is  bette r   than   m illim e te wave re gion that  ge ner at es less  S AR.   The  m ai go al   of   the  c urre nt  r esearch  w ork  is  to  est i m at the  therm al   distri bu ti on  in  the  ti ssu w hich   is  inv est igate thr ough  t he  t e m per at ure  ca lc ulati on   i th ti ssu a nd  t he  reacti on  of   the  ti ssu e   a ga inst   plasm on ic   bowtie   nanoan te nn a The  est im at ed  patte rn   of   fa fiel di stribu ti on  in  the  ti ssu sho wed   that     the  distri bu ti on   of   fa fi el is  var ie de pe nd i ng   on  the   dista nce  f r om   the  anten na.   T he  m axim u m   tem pe ratur e   gen e rated  i th ti ssu unde the  ef fect  of   pla sm on ic   bo wtie   nanoa nten na  is  detect ed  at   distance  of  100  nm wh ic giv es  cl ear  ind ic at io that  the  distance  from   bo wtie   nan oa nten na   In fl uen ces  on   the  distrib ution  fiel in the tiss ue  a nd  hens  on the  ge ner at e te m per at ur e .       5.   CONCL US I O N   The  te m per at ure  distri bu ti on   in  the  tum or   ti ssu at tract ed  m any  resear cher due  to  i ts  eff ect   on    the  destr uctio of   the  cance cel ls.  The  fiel d   co nf i nem ent   gen e rated  by  plasm on ic   bowtie   nanoan te nn was   the  m ai too to  de struc the   cance cel ls  l eavin t he  hea lt hy  ti ssu un a ff ect ed .   From   the  obta ine r esults,     we  ca c on cl ud e   that:   the  NI (10 64  nm reso na nce  wav el e ng t of  plasm on ic   bo wtie   na no a n te nn a   is   reco m m end ed  in  the  treat m ent  of   cance cel becau s highe intensit fiel is  ge ner at e d.  The  cl os e dis ta nce   to  the  nanoa nt enn gi ves  hi gh e te m per atu re  in  the  ti ssu w hich  re ga rd ov e the   al lowed   inc r easi ng  tem per at ur e  in t he  ti ssu e.       ACKN OWLE DGE MENTS     We  ap pr eci at the  effor ts  of  the  Insti tute  of   Laser  f or   P os tgra duat Stud i es,  Un i ver sit of   Ba gh dad,   Ba ghda d - Ir a q,   to s upport the  re search  wo rk.           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om En g     IS S N:  20 88 - 8708       Th er ma resp onse  of skin  d ise as e ti ssu e  treated  by pla sm onic  na noante nna   ( Rash a H. Ma hd i )   2977   REFERE NCE   [1]   D.  P.  From m ,   A .   Sundara m urth y ,   P.  J.  Schuck ,   G.  Kino,   and  W .   E.   Moerne r ,   Gap - Depe nden o pti c al   coup li ng  of   single   ‘bowt ie   n anoa nt enna s r esona nt in  t h v isi ble ,   Nano   Lett . ,   vol. 4, no. 5, pp. 957 961,   Ma y   2004.   [2]   P.  Mühlschle g el,  H. - J.   Ei sl er,  O .   J.   F.  Mar ti n,   B.   Hec h t,  and   D.  W .   Pohl ,   Resonant   op ti c al  ant enn as , ”  Scien ce   vol.   308 ,   no .   572 8,   pp .   1607 160 9,   Jun.   2005.   [3]   L.   Rogobete,   F.   Kam inski,   M.  Agio,   and  V.  Sandoghdar,   De sign  of  pla sm o nic   nanoa n te nn a for  e nhancing  spontane ous e m i ss ion, ”  Opt .   Let t.,  vol .   32 ,   no .   12 ,   pp.   1623 1625 ,   Jun.  2007.   [4]   A.  E.   Cet in ,   S.   Aks u,   M.  Tur km en,   D.  Et eza di,   and  H.  Alt ug,   The ore t ic a l   and  expe rimen ta an aly sis  of   subw av el engt h   b owtie - shape d   an t enna s,”   J .   El e ct r omagn.  Wav es  A ppl . ,   vol .   29 ,   no .   13,   pp .   1686 16 98,   Sep .   2015 .   [5]   B.   B.   Yous if  and   A.  S.  Sam ra,   Mo del ing  of  opt i ca n anoa nt ennas ,   Phy si cs  Re se arch  Inte rnation al,   Ph ys.   R es.   Int .,  vol.   2012 ,   pp .   10 ,   2012 .   [6]   R.   M.  Ta ha  and  H.  A.  Jawad,   C har acte ri zation  o gold  coa ti ng  o nano  struct u re  CR39  pol y m er  a SERS   sensor,”   Iraqi  J. of l aser  part  A ,   vol .   17 ,   2 018.   [7]   P.  J.  Schuck ,   D.  P.  From m ,   A.  S undar amurth y ,   G.  S.  Kino,   and  W .   E.   Moern er,  Im proving  the   m ism at ch  bet we e n   li ght and  n anosc al e   objects  wi th gold  bowti n an oant enn as,   Phys .   Rev. Let t . ,   vol .   94,   no.   1,   p p .   01 7402,   Jan .   2005 .   [8]   N.  Yu,  E.   Cubu kcu,   L .   Dieh l ,   D.  Bour,   S.  Cor zi ne ,   J.  Zhu ,   G.   Höfle r,   K.  B.   Crozi er ,   and  F.  Capa ss o,   Bowtie   pla sm onic   quan t um   ca sca d l ase r   antenna ,   Opt.   Ex press ,   vol .   15 ,   no.   20,   p p .   1327 2 13281,   Oct .   2 007.   [9]   D.  Hasan,  C.   P.  Ho,  P.  Pit cha pp a,   and  C .   Le e ,   Dipola r esona n ce   enha n ce m ent  and  m agne t ic  re sonanc in  cro ss - coupl ed   bow - tie  nanoa nt enna a rr a y   b y   p la sm oni c ca vi t y ,   ACS   Ph otoni cs ,   vol .   2 ,   n o.   7 ,   pp .   890 89 8,   Jul.   2015.   [10]   D.  K.  Gram otne v,   A.  Pors ,   M.  W il latze n ,   an S.  I.   Bozhe v oln y i,   Gap - plas m on  nano ant enna and  bowti e   resona tors ,”   Ph y s.  Rev. B ,   vo l. 85 ,   no .   4 ,   p p .   0454 34,   Jan .   2012 .   [11]   P.  B.   Johns on  and  R.   W .   Christ y ,   Optic al   c onstant of  the   noble   m et al s,”   Phy s.  Re v .   B ,   vol.   6,   no.   12 ,     pp.   4370 4379 ,   Dec .   1972.   [12]   J.  Jee v ana ndam,   A.  B arh oum ,   Y.  S.  Ch an,  A.   Dufresne,  and   M.  K.  Danqu ah ,   Review  on  n anopa rt ic l es  and   nanostruc tur ed  m at eri a ls:  histo r y ,   source s ,   to xic ity   and  reg ula ti ons , ”  Be i lst ei J .   o nano te chno l ,   vo l.   9 ,     pp. 1050 - 1074,   Apr.  2018 .   [13]   L.   A .   Sordil lo,  S.  Prat avieir ,   Y.   Pu,  K.   S. - Ramire z ,   L .   Shi ,   L.  Z han g,   Y.   Budansk y ,   R.   R.   Alfa no ,   T hird  th era p eut i c   spec tral  windo for  dee ti s sue  imagi ng,   The  Inte rnation al  Societ for  Optic al  Engi ne ering ,   vol .   894 00,     pp.   89400V ,   Ma r.   2014 .   [14]   Y.  Gao  and  Y.  Li ,   Gold  nanostruc tur es  for  cance imaging  an the rap y ,   in  Adv anc es  in  Nanothe ranos ti cs  I Design  and  Fab ricat ion  o Ther anosic  Nanopart ic l es ,   Z .   Da i,   Ed .   Ber li n,   Heid el b erg Spring er  Be rli Heid el b erg ,   pp.   53 101 ,   201 6.   [15]   L.   C.   Kenne d y ,   L.   R.   Bic kford ,   N.  A.  Le winski,   A.  J.  Coughli n,   Y.  Hu,  E.   S.  D a y ,   J.  L.   W est,   a nd  R.   A.  Drez ek,     new  era   for  c anc er  treatment :   gold - nanopa r ti c l e - m edi ated  t h er m al   the rap ie s,   Small  We inh  Ber gstr   Ger . ,   vol.   7,   no.   2 ,   pp .   169 1 83,   Jan .   2011 .   [16]   O.  Brzobohat y ,   M.  Sile r ,   J.   Tro je k,   L .   Chva ta l ,   V.  Kar ase k,   A.   Pata k ,   Z .   Poko rna ,   F.   Mika   an P.  Z emane k,     Thr ee - dimensio nal   opt ic a tr app ing  of  p la sm onic   nanop article   using  low  num eri c al   ape rtur o pti c al   twe ezers ,”   Sci .   R ep . ,   vol .   5 ,   pp.   8106 ,   Jan .   2 015.   [17]   A.  N.  Bashkat ov ,   E.   A.  Gen ina   a nd  V.  V.  Tuc hin ,   rev ie w:  opt ic a prope rt ie of  skin,  su bcut an eous,   and  m us cl e   ti ss ues,   J. of In novat i ve   Opt .   H e alt S ci en ce s ,   vo l.   4 ,   no .   1 ,   pp .   9 - 38,   Jan .   2011 .   [18]   A.N.  Bashka tov,  E. A .   Genin a,  V.I.  Kochube y ,   an V. V.  Tuc hin ,   Optic al   prop erties  of  hum an   ski n,   subcut ane ou s   and  m ucous  ti ssue in  the   wave l engt ran ge  fr o m   400   to  200 0 \ hspac e0. 167 emnm ,   J.   Phy s.  Ap pl.   Phy s. ,   vol.   3 8,   no.   15 ,   pp .   2543 2555,   Jul.   2005 .   [19]   Y.  F.  Chau ,   H.   H.  Yeh,   and  D.   P.  Tsai,  new  t y p of  op tical  a nte nna pl asm onic nanoshe ll   bo wti an te nn wit h   die l ec tr ic hol e ,   J.   Elec tromagn.   Wav es  App l . ,   vo l .   24 ,   no .   11 ,   pp .   1621 1632,   Jul.   2010.   [20]   M.  A.  Gat ea   an H.A.  Jawad ,   The rm opla sm onic   of  sing le   Au @S iO2  and  SiO2@ Au  cor shel nanoparti cl es  i dei oni ze w art e   and  pol y - v in y lp y rrol idone m at ri x, ”  Baghdad  S cienc e   J . ,   vol .   16 ,   no.   2 ,   2019 .   [21]   M.K.A.   Rahi m ,   M.Z . A.  Abdu Aziz   and  C. S.   Goh,  Bow - tie   m i cro strip  ant enn design,   13th  I E EE   Int ernati ona Confe renc on  Net works  Joi n tly  he ld  wi th  th e   2005  IE EE   7 t Malay sia   Int ernati onal  Con f   on  Comm unic   Kuala   Lumpur,  pp.   4 ,   2005 .   [22]   K.  Shurrab,   N.  Kocha ji,  and  W .   Bac hir,   Deve l opm ent   of  te m p era tur distri but i on  and  li ght  propa gation  m odel   in  biol ogical   ti ss ue   irra d ia t ed  b y   98 nm   la ser  d io de   and  using  coms ol  sim ula ti on ,   J .   Las ers  Me d.   S c i . ,   vol .   8,   no.   3,   pp.   118 122 ,   Ju n.   2017 .   [23]   B.   M.  Hochwal d ,   D.  J.  Love,  S.  Yan,   and  J.  Jin,  SA R   code s,”   in   Information  Theory  and  Appl i c ati ons  Workshop   ( ITA ) ,   pp.   1 9 ,   2 013.   [24]   A.  H.  Sall om i,   “A  the ore tical   ap proa ch  for  SA ca l cul a ti on  in  hu m an  hea expose to  RF   signal s ,   J.   of  Eng .   and   Dev . ,   vol .   16 ,   no .   4 ,   pp .   304 - 313 ,   Dec .   2012 .   [25]   G.  Ja y aswa l,   A.  Bel kadi,  A.  Mer edov,   B.   Pel z,   G .   Moddel  and  A.   Sham im,  “A  Ze ro - Bia s,  comple t ely   passive  28  THz   re ct enn for  ene rg y   h ar vesti ng  from   i nfra red   (wast e   hea t) , ”  IEEE / MTT - Int.   Mi crow.   Symp. - I MS   pp.   355 358 ,   20 18.   [26]   T.   Ham ed  and  M.  Maqsood,  S AR  ca lc u la t ion  &   te m per a ture   r esponse  of  hum an  bod y   exposure   to  elec tromagn e ti c   rad iations  a 28 ,   40  and  60   GH z m m   wave   fre que nci es,   Prog.   Elec tromagn. Res.   M ,   vol .   73 ,   pp .   4 7 - 49 ,   2018 .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.