Ученые Томского политехнического университета разработали технологию получения нанодисперсных и ультрадисперсных порошков оксида железа путем плазмодинамического синтеза. Область применения полученных материалов широка: медицина, дактилоскопия, защита от электромагнитного излучения.
Нанодисперсные и ультрадисперсные порошки оксида железа в лаборатории ТПУ получают с помощью ускорителя плазмы: плазменный разряд, проходя через стальную трубу, собирает с ее стенок металл, который попадает в камеру-реактор, заполненную кислородом. В результате плазмохимической реакции синтезируются наночастицы оксида железа. Особенность метода, используемого политехниками, в том, что, меняя параметры реакции, ученые получают разные фазы оксида железа, обладающие разными свойствами и имеющими собственную область применения.
Так, один из видов оксида железа, — магнетит — используется в медицине как транспортная ячейка для лекарственных препаратов.
«За счет уникальных магнитных свойств эти частицы при маленьких размерах (менее 50 нм) легко намагничиваются.
Нанеся на частицу лекарственный препарат, с помощью магнитного поля мы можем доставить ее в любую точку организма. Например, зная, где у пациента раковая опухоль, можно адресно доставить туда лекарство.
Когда транспортная ячейка “приезжает” в нужное место, ее разогревают при помощи переменного магнитного поля, освобождая тем самым лекарство. Сами же частицы магнетита для организма абсолютно безвредны и легко выводятся из организма, — рассказывает один из разработчиков, аспирант Энергетического института Иван Шаненков.
Кроме того, частицы магнетита способны поглощать до 99,99% электромагнитного излучения. Этот порошок можно использовать как маскирующее покрытие для военной техники, а также для защиты оптоволоконных кабелей и другого IT-оборудования от высокочастотных помех при высокоскоростной передаче данных.
Альфа-фаза оксида железа служит основой для универсального дакстилоскопического порошка, разработанного учеными Томского политеха. Его состав позволяет снимать четкие отпечатки пальцев практически с любых материалов, даже с полиэтилена и фольги.
«Нам также удалось получить очень редкую эпсилон-фазу оксида железа, причем с высокой чистотой — до 90%. Это под силу только двум научным группам в мире: одна из них из Японии, другая — из Чехии.
При этом процесс получения эпсилон-фазы у зарубежных коллег занимает от суток до трех недель. Преимущество нашего метода в его скорости: сам синтез длится порядка одной миллисекунды, весь процесс вместе со сбором порошка — около часа», — добавляет аспирант.
Свойства и сферы применения этого вида порошка оксида железа еще практически не изучены. Однако уже известно, что он может применяться для длительного хранения информации на записывающих магнитных устройствах благодаря своей коэрцитивной силе — одной из самых больших среди всех простых материалов, известных человечеству. Кроме того, данный материал способен успешно работать в террагерцовом диапазоне частот (спектр частот между инфракрасным и сверхвысокочастотным диапазонами), к которому современная техника только «подбирается». Как отмечает Иван Шаненков, другие свойства эпсилон-фазы его научному коллективу только предстоит исследовать.
