Физики МГУ усовершенствовали метод создания магнитных наночастиц из кобальта

Учёные физического факультета МГУ совместно с коллегами из НИИЯФ МГУ предложили улучшенный метод производства наночастиц на основе кобальта. Такие наночастицы могут использоваться для адресной доставки лекарств или в биосенсорике.

Результаты работы опубликованы в журнале Bulletin of the Russian Academy of Science: Physics.

Магнитные наночастицы можно использовать для адресной доставки лекарств и детектирования меченых такими частицами клеток или биомолекул. Также возможно их применение для магнитной гипертермии, где нагрев происходит под воздействием внешнего СВЧ магнитного поля.

Для внедрения в живой организм наночастицы должны быть химически чистыми, этого можно достичь с помощью физических методов синтеза.

В этом исследовании учёные применили метод лазерной абляции тонких плёнок в воде. Плёнки имели толщину от 5 до 500 нанометров, что позволило контролировать размер и состав наночастиц.

Излучение, проникая в металл, распределяется по-разному в зависимости от толщины металла. Если толщина меньше глубины скин-слоя, тепло от поглощённого излучения сильнее распространяется по поверхности. Когда же толщина увеличивается, становятся важными процессы теплопроводности и термической диффузии: тепло проникает вглубь металла. Это приводит к различиям в распределении температуры и протекании абляции.

Учёные выяснили, что при разной толщине плёнки меняется размер наночастиц и характер их распределения.

Если толщина больше глубины скин-слоя, то средний размер частиц — 70–100 нм, а разброс значений — около 40%. Это похоже на процесс откольной абляции, когда из-за нагрева лазером плёнка отслаивается кусками.

При толщине меньше 35 нм средний размер сначала растёт до 1 мкм, потом начинает уменьшаться с дальнейшим истончением плёнки. При этом значения распределяются со стандартным отклонением всего в 20%, что похоже на фазовый взрыв: перегретый материал превращается в смесь пара и капель жидкости.

Физики исследовали магнитный отклик частиц методом вибрационной магнитометрии и обнаружили, что он имеет вид петли гистерезиса. Это говорит о ферромагнитных свойствах чистого кобальта.

Другие исследования показали, что в изготовленных наночастицах есть оксид кобальта. В планах учёных — создать магнитные биосенсоры с использованием таких магнитных наночастиц.

Иллюстрация: нейросеть

20.08.2024