15.05.2008
На рисунке: Структура нанокристаллов FeCo-Au. Credit: NSLS
Ученые из Университета Миннесоты разработали одношаговый метод производства класса магнитных наночастиц, которые можно использовать в разных областях – от биомедицины до хранения данных. Магнитные свойства состоящих из железа и кобальта уникальных наночастиц, покрытых золотом были проверены в NSLS (National Synchrotron Light Source).
Например, в медицине такие магнитные наночастицы можно использовать в качестве переносчиков антиракового лекарства или атомов радионуклидов к нужной области организма, а также для увеличения контрастности изображений магнитного резонанса. Другое применение – для усовершенствования устройств магнитной памяти, а также в будущих приборах спинтроники. Большая величина магнитного момента таких наночастиц – показатель магнитной силы – делает их особо ценными для использования.
Рассказывает из University of Minnesota Professor Jian-Ping Wang: «Наночастицы с сильными магнитными моментами особенно ценны для биомедицины, так как чем они сильнее, тем меньшее их количество надо внедрять в человеческое тело. А это очень важный аспект для клинических испытаний», - рассказывает профессор Ванг (Jian-Ping Wang).
Профессор Ванг вместе со своим учеником (Yun-Hao Xu) недавно изучил наночастицы из железа-кобальта (ядро) и золота (оболочка). Величина их магнитного момента в три-четыре раза больше, чем у обычных наночастиц из оксида железа. Кроме того, частицы с золотой оболочкой биосовместимы, легко связываются с большими молекулами: это свойство делает их особенно привлекательным для биомедиков.
Собственно, такие частицы неплохо изучены, но Ванг с учеником первым впервые показал, как такие частицы можно создавать более простым и эффективным способом. Использование обычных химических методов сопряжено с недостатками: требуется чрезвычайно высокая температура кипения растворов для поддержания реакции. При этом существует риск, что на воздухе чувствительные частицы подвергнутся коррозии.
«Многие ученые используют химические методы для изготовления наночастиц из раствора. Я предпочитаю физические», - говорит Ванг. В своем методе газовой конденсации ученые использовали пушку для ионного напыления, чтобы бомбардировать ионами твердую металлическую цель из железа, кобальта и золота ионами. Процесс идет в тепловой ванне с газом под высоким давлением, в результате чего атомы высоких энергий преобразуются в желаемые наночастицы.
Ученые исследовали получившиеся нанокристаллы с помощью ТЭМ высокого разрешения (трансмиссионного электронного микроскопа) и рентгеноспектроскопии на основе метода энергетической дисперсии (energy dispersive x-ray spectroscopy), а также с помощью рентгеновского магнитного циркулярного дихроизма на пучке NSLS (U4B). Полученные с помощью физических методов кубические кристаллы оказались очень чистыми, с четкой связью между ядром и оболочкой. При этом оболочка получилась достаточно толстой, чтобы предотвратить окисление ядра из железа-кобальта (источника уникальных магнитных свойств частиц) даже в случае более чем четырехмесячного пребывания на воздухе. Кроме того, величина магнитных моментов наночастиц оказалась близкой к значениям, которые имеют объемные сплавы железа-кобальта.
«Наше исследование показало, что магнитные наночастицы, изготовленные с помощью одношагового метода, представляют большой интерес для биомедицинских направлений. Этот метод можно с успехом использовать для синтеза других наночастиц, используемых, например, в катализе и для хранения водорода», - говорит Ванг.
Работа ученых опубликована в «Applied Physics Letters».
http://www.physorg.com/news128961471.html
