Исследование свойств магнитных наночастиц «ядро-оболочка»

Магнитные наночастицы (НЧ) типа ядро@оболочка на основе оксидов и карбидов железа активно исследуются с целью широкого применения в биомедицине. Например, предлагается их использовать при лечении раковых опухолей методом гипертермии, в адресной доставке лекарств, в качестве контрастных агентов для магнитно-резонансной томографии. Изучение механизма синтеза НЧ важно для получения наноматериалов с заданными свойствами и их последующего применения.

Сотрудниками ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН с коллегами из других Институтов был исследован механизм превращения ферроцена Fe(C₅H₅)₂ при высоком давлении (8 ГПа), температуре (900 ℃) и изотермической выдержке до 10000 секунд (High Pressure High Temperature – HPHT). Обнаружено два типа превращений: in situ в камере высокого давления и ex situ превращение при контакте образцов с атмосферным воздухом.

Магнитные, структурные и электронные свойства нанокомпозитов были изучены с помощью рентгенофазового анализа, ТЕМ, HAADF-STEM, ED, EDXS, мессбауэровской спектроскопии и измерений намагниченности. Конверсия ферроцена приводит к образованию «чистых» и инкапсулированных углеродом наночастиц карбида железа (Fe₇C₃@C), встроенных в углеродные матрицы с различной степенью структурного упорядочения. В зависимости от размера и структуры этих наночастиц в результате самоокисления карбидов железа могут быть получены различные продукты. Наряду с твердыми наночастицами оксида железа в продуктах окисления были обнаружены полые частицы оксида железа. Образование полых наночастиц можно объяснить эффектом Киркендалла.

Известно, что магнетит Fe₃O₄ и маггемит γ-Fe₂O₃ являются ферримагнетиками с высокой точкой Нееля TN, в то время как вюстит FeO является антиферромагнетиком с TN около 198 K. Изменяя содержание этих компонентов в наночастицах, можно получать материалы с желаемыми магнитными свойствами, что имеет большое значение для технологических и биомедицинских применений таких наноструктур.

Подробнее с исследованием можно познакомиться в журнале Applied Surface Science.

Источник: Федеральный научно-исследовательский центр
«Кристаллография и фотоника»
Российской академии наук.