尖晶石铁氧体纳米结构的辐射衰减特性在生物医学应用中的比较研究：基于蒙特卡洛模拟的NiFe2O4优势分析

为解决传统辐射屏蔽材料（如铅）的毒性问题并提升生物医学应用中纳米材料的辐射衰减效率，研究人员通过蒙特卡洛模拟（MCNP6/PHITS）和WinXCom理论计算，系统比较了NiFe2O4、CoFe2O4和MnFe2O4的光子衰减性能。结果表明，NiFe2O4在质量衰减系数（MAC）、半值层（HVL）及有效原子序数（Zeff）等关键参数上均表现最优，尤其在0.015 MeV能量下MAC达45.4400 cm2/g，为靶向治疗和医学成像提供了高效无毒的新材料选择。

　　

在癌症诊断和治疗领域，辐射屏蔽材料的性能直接关系到医疗设备的精准度和患者安全性。传统材料如铅虽有效，但存在毒性高、重量大等缺陷，而纳米技术的兴起为开发新型屏蔽材料提供了可能。尖晶石铁氧体纳米结构（SFN）因其独特的磁性和化学稳定性成为研究热点，但其辐射衰减性能的系统比较仍缺乏。为此，研究人员通过多尺度模拟与实验验证，揭示了NiFe₂O₄的卓越性能，相关成果发表于《Radiation Physics and Chemistry》。

研究采用蒙特卡洛模拟工具MCNP6和PHITS 3.22计算线性衰减系数（LAC）、质量衰减系数（MAC）等参数，并与WinXCom数据库理论值对比；利用SRIM软件分析质量阻止本领（MSP）和投射范围（PR）以评估带电粒子衰减能力。

Material and Methods
通过MCNP6和PHITS模拟光子与材料的相互作用，结合Beer-Lambert定律计算LAC；SRIM用于分析α粒子和质子的阻止能力。

Results and Discussion
NiFe₂O₄在0.015 MeV下展现最高MAC（45.4400 cm²/g）和最低HVL（0.0029 cm），其Z_eff显著高于其他材料，归因于镍的高原子序数及晶格结构优势。暴露积累因子（EBF）和能量吸收积累因子（EABF）的逆相关性进一步证实其屏蔽效率。

Conclusion
NiFe₂O₄的综合衰减性能最优，适用于医学成像造影剂和放疗屏蔽材料。该研究为生物医学纳米材料的理性设计提供了数据支撑，推动无毒高效辐射防护技术的发展。

CRediT authorship contribution statement
Gen?ay Sevim负责数据验证与初稿撰写，Hasan ?ZDO?AN统筹项目并监督分析，Yi?it Ali üncü和?zge K?l??o?lu参与数据整理与概念构建。

Declaration of Competing Interest
作者声明无利益冲突。

Acknowledgment
未提及具体资助来源。