МОСКВА, 1 ноя — РИА Новости. Ученые из Института физики имени Л. В. Киренского Красноярского федерального исследовательского центра Сибирского отделения РАН совместно с коллегами из Сибирского федерального университета впервые изучили магнитные свойства, структуру и состав новых наночастиц семейства халькогенидов (элементов 16-й группы периодической системы, к которым относятся кислород, сера, селен, теллур, полоний и ливерморий). Итоги международного проекта, получившего поддержку совместного гранта СО РАН и Министерства науки и технологий Тайваня, опубликованы в научных журналах Journal of Alloys and Compounds и Journal of Magnetism and Magnetic Materials.
Магнитные наноматериалы сегодня активно применяются в самых разных технологиях — от биосенсоров до устройств обработки информации со сверхвысокой плотностью записи. Надежность и возможность применения этих приборов во многом зависит от свойств используемого материала. Например, нестабильность магнитной ячейки (единицы информации) в жестком диске может привести к потере данных.
А для применения в медицине наночастицы должны обладать не только магнитными свойствами (для осуществления управления ими), но еще и совместимостью с тканями человеческого тела и способностью сохранять намагниченность при температуре 36-38⁰С. Необходимые свойства (стабильность, нетоксичность, приемлемая температура эксплуатации, конкретные магнитные характеристики) в совокупности проявляются лишь у небольшой доли материалов.
Перспективным кандидатом на роль материалов для биосенсоров стали наночастицы Cu₁₋xFexCr₂Se₄. Нижний индекс элементов отображает их концентрации (число частиц на единицу объема) в соединении. Было создано три образца, отличающихся значением параметра х: х = 0; х = 0,2; х = 0,4.
Частицы синтезировали в Национальном университете Пинтунга (Тайвань) методом термического разложения. Хлориды металлов и порошка селена с различными соотношениями компонентов обрабатывали органическим растворителем, стойким к высоким температурам. В результате этого процесса были синтезированы монокристаллические наночастицы в виде пластин диаметром 20-30 нанометров и толщиной семь нанометров, которые были изучены российскими учеными.
"Последние годы характеризуются интенсивным развитием спинтроники — одной из новых областей современной электроники, основанной на использовании магнитного момента (так называемого спина) электрона, что позволяет управлять электрическим током с помощью магнитного поля. Наиболее перспективными считаются материалы, где появляется возможность целенаправленно воздействовать на ориентацию спинов наибольшего количества электронов — аналог коэффициента полезного действия у разных приборов. Одной из групп материалов такого рода являются халькогениды с общей формулой MCr₂X₄ (где M может обозначать кадмий, кобальт, медь, железо, ртуть, цинк, а X — селен, серу, теллур). Соединение CuCr₂Se₄ выделяется из всего этого ряда, оно обладает наибольшей величиной температуры (157⁰С), при которой намагниченность материала сохраняется без постоянного приложения внешнего поля, что используется в магнитной записи информации", — поясняет автор исследования, главный научный сотрудник Института физики Сибирского отделения РАН Ирина Эдельман.
Ученые наблюдали взаимодействие таких частиц друг с другом. Было установлено, что образцы со значением х = 0 и х = 0,2 имеют тенденцию образовывать своего рода "стопки", состоящие из ориентированных плоскостями друг к другу пластин.
Цель исследования состояла в установлении взаимосвязи между структурными характеристиками наночастиц и их магнитными свойствами. В отсутствие внешнего магнитного поля при образовании "стопки" магнитные моменты (так называют величину, характеризующую магнитные свойства вещества) соседних нанопластинок направлены противоположно друг другу. Таким образом, суммарный магнитный момент всех частиц близок к нулю. При приложении поля все моменты выстраиваются по его направлению.
"В результате появляется суммарный момент "стопки", что позволяет с помощью магнитного поля перемещать ее куда нужно. Это может быть использовано для практических приложений, например, в технологиях современной медицины. Изученные нами частицы в целом дружественны биологическим тканям и могут быть задействованы при точечной доставке лекарств к пораженным участкам человеческого организма", — отмечает Сергей Жарков, старший научный сотрудник Института физики Сибирского отделения РАН, заведующий лабораторией электронной микроскопии Центра коллективного пользования Института инженерной физики и радиоэлектроники Сибирского Федерального Университета.
