В последние десятилетия возникла новая отрасль науки, которая уже заняла центральное место в современном естествознании – физика магнитных мягких материалов, которая получила свое развитие как индивидуальный подраздел на границе физики, химии, биологии и медицины. Интерес к новой отрасли подтверждается многочисленными конференциями, проводимыми по всему миру ежегодно, высоко-импактными журналами, и неуклонно растущим числом публикаций по данной тематике. Такое внимание к физике магнитных мягких материалов связано, в первую очередь, с тем, что экспериментальные технологии сейчас вышли на новый уровень. Стал возможен синтез магнитных частиц различной формы, а также были разработаны методы введения магнитных частиц в полимерную матрицу, что привело к созданию магнитных композитных материалов, которые и являются предметом исследования данного проекта. Магнитные композитные материалы ввиду уникальной способности реагировать на внешние магнитные поля, не превышающие нескольких миллитесла, оказались весьма перспективными для применения в биомедицине и микрогидродинамике. Необходимо отметить, что связь механических свойств и макроскопического поведения этих систем с их внутренней структурой в известных на данный момент работах не найдена. Для того, чтобы вышеупомянутые приложения функционировали эффективно и должным образом, необходимо полностью понимать взаимосвязь и влияние формы/структуры/магнитных характеристик таких нанокомпозитных коллоидов на макроскопический отклик и реологические свойства материалов, состоящих из них.
Основной задачей проекта является определение оптимальной структуры, размера, механических и магнитных характеристик композитных частиц, при которых, управляя самоорганизацией таких частиц с помощью внешнего магнитного поля, можно эффективно изменять свойства течения немагнитной жидкости в микроканалах при сдвиговом течении и течении Пуазейля, опираясь на информацию о структурно-фазовых переходах в соответствующих магнитных коллоидах. Полученная информация о взаимосвязи реологии и магнитной структуры нанокомпозитных материалов впервые позволит оценить перспективы использования этих материалов в медицине и технологиях. Ответ на вопрос о том, как точно можно контролировать свойства суспензий магнитных нанокомпозитных частиц различных типов при помощи внешнего магнитного поля, впервые позволит выбрать кандидатов для эффективного транспорта и выработать рекомендации для постановки натурных экспериментов, позволив избежать многолетних дорогостоящих попыток их экспериментального выявлением методом “проб и ошибок”.
В заключение хотелось бы отметить новизну и актуальность данного проекта. Во-первых, проект междисциплинарен, он объединяет в себе сразу несколько областей физики и химии, причем наличие в нем магнитной компоненты делает его, насколько нам известно, уникальным. С другой стороны, данный проект является логическим продолжением исследований в области смарт-материалов и опирается на важнейшие достижения трех сформировавшихся в XX-м веке направлений физической химии и физики конденсированного состояния: полимеров, коллоидов и магнитных наночастиц.