Совместная работа ведущих российских и зарубежных исследователей, в которую вошли специалисты КНЦ СО РАН, Сибирского федерального университета, Института кристаллографии им. А.В. Шубникова РАН и Национального Университета г. Пинтунг, привела к созданию нового типа гибридных наноструктур, сочетающих в себе магнитные наночастицы и серебро. Благодаря этой инновационной разработке открываются широкие перспективы для прогресса в различных сферах науки и техники.
Новые гибридные наночастицы: особенности и преимущества
Исследовательская команда из России и Тайваня научилась изменять форму и свойства наночастиц за счет манипулирования концентрацией серебра в структуре. Это дало возможность получать разнообразные геометрические конфигурации: от вытянутых эллипсов до сложных четырех-, шести- и восьмиугольников с плавными краями, заключённых в тонкую углеродную оболочку. Такой гибкий подход существенно расширяет диапазон применения материалов в современной промышленности и медицине.
Технология синтеза: инновационный подход
Ключом к получению столь уникальных наночастиц стал специальный технологический процесс пиролиза, в ходе которого отбирались оптимальные пропорции кристаллогидрата железа и органических соединений, после чего на финальной стадии добавлялись соли серебра. Это позволило образовать железооксидные наночастицы разной формы — от миниатюрных (20–50 нанометров) до более крупных (80–150 нанометров), часть из которых приобрела восьмиугольную и даже уникальные неправильные формы. Серебряные наночастицы меньших размеров оказывались аккуратно расположенными по границам оксидных частиц, а вся структура была надёжно защищена углеродной оболочкой толщиной всего 1–3 нанометра.
Особое внимание уделялось температуре синтеза: варьируя её в диапазоне 360–400°C, учёные смогли достичь контролируемого изменения фазового состава и морфологии гибридных нанокомпозиций.
Магнитные и оптические свойства в управлении
Присутствие и количество серебра в гибридной системе напрямую влияло на магнитные характеристики и поведение наночастиц. Замечено, что повышение концентрации благородного металла значительно увеличивало намагниченность, а также вызывало интересные изменения в энергетическом состоянии атомов вещества. Предполагается, что этот необычный эффект можно объяснить синергетическим воздействием непосредственной близости железа и серебра, а также появлением явления поверхностного плазмонного резонанса, которое свойственно серебряным наночастицам.
Подобные характеристики делают полученные структуры перспективными для множества современных технологических задач.
Потенциальные направления применения
Создаваемые с применением инновационной методики гибридные наноструктуры могут быть востребованы в самых различных областях:
- Элементы для новых типов аккумуляторов с высокой энергоёмкостью и эффективностью.
- Современные материалы для микроволновой техники.
- Компоненты суперконденсаторов, отличающиеся улучшенными эксплуатационными параметрами.
- Системы адресной доставки лекарств и технологии магнитной гипертермии для целенаправленного лечения опухолей.
- Средства мониторинга окружающей среды — высокочувствительные сенсоры для выявления органических загрязнителей.
- Антибактериальные покрытия и биоматериалы, обладающие выраженными биоцидными свойствами благодаря серебру.
Комментарий Ирины Эдельман и значение открытия
Ирина Эдельман, доктор технических наук, профессор, ведущий научный сотрудник, подчеркнула:
«Применение инновационной технологии дало возможность синтезировать структуры, в которых крупные кристаллы оксида железа, защищённые тонкой углеродной оболочкой, соседствуют с маленькими частицами серебра. Мы предположили, что именно границы железооксидных частиц служат центрами кристаллизации для серебра. Такая организация крайне интересна для создания новых функциональных наноматериалов, расширяющих спектр возможного применения. Серебро придает наноструктурам каталитические и антибактериальные свойства, что актуально для сенсорики, биотехнологий и защиты окружающей среды».
Дальнейшие перспективы и будущее развития
Успех международного сотрудничества между КНЦ СО РАН, Сибирским федеральным университетом, Институтом кристаллографии им. А.В. Шубникова и Национальным Университетом г. Пинтунг позволил не только разработать новые прототипы гибридных наночастиц, но и наметил дальнейшие векторы исследования. Ученые уже планируют расширить спектр композитных материалов, исследовать влияние серебра на стабильность и функциональность наноструктур, а также внедрить полученные материалы на практике — в медицине, промышленности и экологии.
Современные достижения в области нанотехнологий, реализованные этой командой, открывают новые горизонты для синтеза материалов с четко заданными свойствами, что значительно повысит эффективность инновационных решений в различных отраслях. Работа ученых служит отличным примером успешной интеграции различных научных школ и международного сотрудничества с прицелом на светлое технологическое будущее.
Источник: scientificrussia.ru
