Несмотря на все попытки отказаться от редкоземельных материалов (РЗ) из-за создавшейся уникальной ситуации с их малой доступностью, свойства РЗ содержащих магнетиков уникальны, а их исследования лишь приобретают дополнительную важность. Гадолиний - один из основных рабочих материалов для устройств магнитного охлаждения. Его магнитные и магнитокалорические свойства во многом определяются особенностями микроструктуры. Кроме того, наночастицы, содержащие гадолиний, перспективны в качестве контрастирующих агентов для резонансной томографии, материалов для достижения терапевтических эффектов при радиотерапии, использования в устройствах спинтроники и микроэлектроники. Несмотря на большой опыт исследований магнитных наночастиц для биоприложений, основным объектом которых были биосовместимые наночастицы магнетита, одной из нерешенных проблем биоприложений остается малый размер партий, получаемых путем химического синтеза. Электрофизические методы, такие как электрический взрыв проволоки и лазерное испарение мишени, позволяют получить большие партии (порядка 100 г и более) и могут послужить основой создания новой многоступенчатой технологии получения наночастиц, содержащих Gd. Так сферические наночастицы магнетита, легированные Gd, имеют более высокую намагниченность и удельный коэффициент поглощения. Кроме того, электрофизические методы относят к «зеленым технологиям», т.к. они требуют меньшего расхода сольвентов и воды по сравнению с химическим синтезом. Сочетание электофизических методов электрического взрыва проволоки и лазерного испарения мишени, позволяющих получить большие партии наночастиц железа и оксида железа и последующей технологии размола в шаровой мельнице в присутствии заданного количества микрочастиц гадолиния, полученных путем измельчения быстрозакаленной ленты на основе Gd, позволит создать магнитные наночастицы нового типа.
Цель проекта состоит в создании многоступенчатой технологии на основе электрофизических методов и механохимического синтеза и определении роли микроструктуры, размерного фактора, степени окисления в формировании магнитных и магнитотепловых свойств наночастиц на основе железа, содержащих гадолиний. Для достижения поставленной цели будет использован широкий спектр методов приготовления образцов гадолиния в виде быстрозакаленных лент, микро- и наночастиц железа и оксидов железа, их последующие обработки, включающие механохимический синтез и получение магнитных суспензий, а также сравнительные биологические тесты синтезированных материалов для случая легированных и не легированных наночастиц. Полученные результаты составят основу рекомендаций по приготовлению и практическому использованию исследованных материалов.
Ожидаемые результаты:
Будет предложена и опробована в лабораторном варианте многоступенчатая технология на основе электрофизических и физических методов получения наночастиц, содержащих гадолиний. Будут получены данные о роли технологических параметров синтеза, роли микроструктуры, размерного фактора, степени окисления в формировании магнитных и магнитотепловых свойств наночастиц на основе железа, содержащих гадолиний, а также представлены некоторые результаты биологических тестов с использованием синтезированных материалов. Полученные результаты составят основу рекомендаций по приготовлению и практическому использованию исследованных материалов.