Исследователи Научно-технологического университета «Сириус» совместно с коллегами из Москвы и Северной Македонии разработали способ получения двухкомпонентной магнитной жидкости на основе воды и наночастиц оксидов кобальта и железа без использования полимеров, кислот и других химических стабилизаторов. Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда и Федеральной территории «Сириус». Результаты исследования опубликованы в журнале Surfaces and Interfaces.
Стабилизация наночастиц без химических добавок
Оксидные магнитные наночастицы склонны к агрегации, что может снижать стабильность их коллоидных растворов. Для предотвращения слипания обычно применяют различные стабилизирующие покрытия и химические добавки.
В исследовании ученые модифицировали метод получения наночастиц на основе солей железа и кобальта и раствора аммиака, использовав ультразвуковое воздействие.
Наиболее стабильные коллоидные растворы удалось получить при содержании кобальта в наночастицах в 2,3–9 раз ниже содержания железа. По данным исследователей, кобальт на поверхности частиц взаимодействует с водой с образованием оболочки, способствующей взаимному отталкиванию наночастиц и препятствующей их агрегации.
Свойства наночастиц
Исследователи изучили зависимость свойств материала от соотношения железа и кобальта. Образцы с более низким содержанием кобальта показали более интенсивный нагрев при воздействии внешнего магнитного поля. Наиболее выраженный эффект наблюдался при соотношении кобальта и железа, соответствующем диапазону 1:6,5–1:9.
Полученные характеристики представляют интерес для дальнейшего изучения применения материала в магнитной гипертермии — подходе, при котором нагрев магнитных наночастиц используется для воздействия на опухолевую ткань.
Наночастицы с более высоким содержанием кобальта также продемонстрировали каталитическую активность в реакциях с участием перекиси водорода. Это свойство может использоваться при разработке биосенсоров и других диагностических систем, в которых применяются искусственные аналоги ферментов.
Дальнейшие исследования
Первым автором научной работы выступил Никита Чернов. Руководитель проекта, кандидат химических наук, старший научный сотрудник Научного центра генетики и наук о жизни Университета «Сириус» Андрей Дроздов отметил простоту состава полученного материала и его стабильность.
На следующем этапе исследователи планируют изучить применение разработки для создания печатных биосенсоров, диагностических систем, магнитных катализаторов и тонких неорганических покрытий.
