Російські вчені синтезували магнітні наночастинки оксиду заліза з допомогою лазерного випромінювання

Оригінальна конструкція лазера, а також оптимізація умов синтезу дозволили суттєво покращити результати іноземних дослідників, які використовували той же метод отримання тих же наночастинок. Але головний результат, звичайно, не в тому, що наші перегнали зарубіжних колег, а перспективи використання магнітних наночастинок. Їх можна успішно застосовувати в боротьбі з забрудненням навколишнього середовища.

Очищення ґрунтів і стічних вод від забруднень, заподіяних людиною і його життєдіяльністю, – серйозна проблема великих міст і промислових районів. Інженери та дослідники пропонують безліч способів її вирішення, один з яких – застосування магнітних сорбентів, тобто речовин, здатних поглинати забруднювачі. Наявність магнітних властивостей сорбенту вважається великим плюсом, тому що це дозволяє уникати застосування трудомістких операцій по відділенню відпрацьованого очисника з розчину, замінивши їх простий сепарацією з допомогою магнітного поля.

Як показали дослідження, нанопорошок магнітного оксиду заліза Fe2O3 служить відмінним сорбентом важких металів, наприклад хрому, з різних середовищ. Велика питома поверхня нанопорошка надає йому велику сорбирующую ємність, а самими наночастинками можна легко керувати за допомогою магнітного поля. Крім цього, магнітні частинки оксиду заліза вже знаходять застосування в биокерамике і спрямованої доставки ліків.

У зв’язку з тим, що магнітні наночастки великими перспективами, необхідно шукати ефективні способи їх виробництва. Найбільш розвинутим і універсальним методом отримання таких порошків, на думку дослідників Інституту електрофізики Уральського відділення РАН, є лазерний синтез.

З допомогою лазерного випромінювання вчені цього інституту випарювали мішень, виготовлену пресуванням звичайного комерційного немагнітного порошку окису заліза. Потім пари испаренной мішені конденсировались в потоці несучого газу (у дослідженні застосовувалися повітря і аргон), після чого з потоком газу проходили в різні фільтруючі елементи. Варіюючи типи і тиск газу, а також швидкість прокачування, вчені досягли оптимального режиму синтезу. Завдяки оригінальному будовою виготовленого лазера і оптимізації синтезу, вченим вдалося перевершити здобутки закордонних колег, синтезували нанопорошок допомогою того ж методу і опублікували результати в Journal of Magnetism and Magnetic Materials. Наші співвітчизники приблизно в два рази збільшили вихід наночастинок і у вісім разів знизили витрати енергії лазерного випромінювання.

Дослідження на просвітчастому електронному мікроскопі виявили, що наночастинки мали сферичну або ограновані форму, а їх середній розмір становив 15,3 нм. Також вчені проаналізували кристалографічну структуру нанопорошків, що показало наявність магнітних фаз оксидів заліза (маггемита і магнетиту). Однак при деякому тиску газу дослідники також виявляли в нанопорошке метастабільний оксид заліза, який знижував магнітні властивості порошку.

Подальший розвиток методів синтезу магнітних нанопорошків відкриє шляхи створення нових композитних матеріалів, носіїв інформації з високою щільністю магнітного запису, а також способів очищення ґрунтів і стічних вод.

Робота виконана за фінансової підтримки Уральського відділення РАН (міждисциплінарний проект «Розробка нових сорбентів на основі нанокристалічних феромагнетиків для очищення природних і стічних вод від іонів важких металів»).

Джерело інформації:

В. о. Осипов, В. о. Платонов, М. А. Уймин, А. В. Подкин «Лазерний синтез нанопорошків магнітних оксидів заліза». Журнал технічної фізики, 2012, том 82, вип. 4.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *