Р​оссийские ученые показали эффективность синтеза наночастиц оксида никеля в кислородной плазме дугового разряда низкого давления. Такой способ получения позволит управлять магнитными свойствами наночастиц, которые делают их подходящими для использования в устройствах компьютерной памяти и записи сигналов. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Physica E: Low-Dimensional Systems and Nanostructures. В последующих исследованиях, также поддержанных грантом РНФ и опубликованных в журнале IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, ученые определили, как свойства наночастиц оксида никеля зависят от условий при таком методе синтеза.​
 
Благодаря своим очень маленьким размерам (10-9 м) наночастицы обладают рядом уникальных электрофизических, химических и оптических характеристик. Наибольший интерес представляют магнитные наночастицы с антиферромагнитным упорядочиванием. Электроны ведут себя как маленькие магниты, и в таких наночастицах магнитные моменты соседних электронов ориентированы антипараллельно, поэтому общая намагниченность тела близка к нулю. Обратная ситуация наблюдается в ферромагнетиках, где магнитные моменты электронов параллельны и складываются в общую намагниченность тела. Антиферромагнитные наночастицы можно применять в качестве устройств магнитной памяти и записи аудио- и видеосигналов, таких как магнитные ленты и жесткие диски. Устройства на основе этих наночастиц потребляют меньше энергии и могут обладать совсем небольшими габаритами. Обычно запоминающим устройствам необходимо электричество для работы, но антиферромагнетики не нуждаются в этом для совершения операций записи. Кроме того, они защищены от стирания информации под воздействием внешнего магнитного поля. Наиболее востребованными являются антиферромагнетики на основе оксидов переходных металлов: никеля, меди и марганца. Для их получения используются различные физико-химические методы, один из которых — плазмохимический — отличается высокой производительностью и позволяет управлять размером наночастиц, их строением и составом.
 
Российские ученые впервые показали, что получение наночастиц в кислородной плазме дугового разряда низкого давления — эффективный инструмент для синтеза нанокристаллических частиц оксида никеля (NiO). Синтез происходит внутри реактора, заполненного газом (аргоном). Изготовленный из никеля катод разогревают до такой степени, что он начинает испускать электроны и ионизирует газ внутри реактора. Этот газ образует плазму, заполняющую весь объем. После этого в камеру подается кислород, создающий оболочку вокруг катода, где за счет энергии плазмы осуществляется синтез наночастиц NiO.

 
«Развитие метода синтеза наночастиц в плазме дугового разряда низкого давления позволит увеличить разнообразие производимых этим методом наночастиц различного назначения. В частности, оксид никеля представляет собой подходящий магнитный материал для записывающих устройств, так как может обеспечить их миниатюризацию и увеличить плотность записи, — рассказывает Анатолий Ушаков, доктор технических наук, сотрудник Федерального исследовательского центра «Красноярский научный центр Сибирского отделения РАН» и Сибирского федерального университета. — Наночастицы оксида никеля проявляли сложное магнитное поведение в зависимости от напряженности магнитного поля и температуры при синтезе. Все полученные результаты свидетельствуют о том, что наночастицы обладают заметным магнитным откликом, и поэтому могут быть использованы в устройствах записи».​

 
В последующих исследованиях ученые рассмотрели особенности строения наночастиц NiO, полученных вышеупомянутым методом. Несмотря на то, что электрические свойства оксида этого металла хорошо изучены, до сих пор не существовало сложившихся представлений о движении и местонахождении носителей заряда в наночастицах. Это связано с тем, что свойства таких материалов сильно зависят от условий их получения. Ученые показали, что характеристики нанопорошка NiO, синтезируемого в плазме дугового разряда низкого давления, определяются главным образом процессами, происходящими вблизи катода, и зависят от скорости ионизации газа. Синтезированные образцы отличались внутренней структурой и высокими значениями диэлектрической проницаемости в области низких частот электромагнитных волн. Такие материалы могут быть использованы в качестве сенсоров, топливных элементов и электролизеров.

 
sintez-nanochastiz-oksida-nikelya-2.jpgУстановка перед началом  процесса получения наночастиц. Источник: Леонид Федоров.
 
В исследованиях также принимали участие Института физики имени Л. В. Киренского СО РАН (Красноярск).

 
Фото: ​Горение дугового разряда при синтезе наночастиц. Источник: Леонид Федоров.

Источники

Изучены свойства и способы синтеза наночастиц оксида никеля
24ТОП.kz (24top.kz), 20/11/2020
В России создали технологию синтеза никелевых наночастиц для "флешек" будущего
Point (point.md), 20/11/2020
Изучены свойства и способы синтеза наночастиц оксида никеля
Gazeta-News (gazeta-news.ru), 20/11/2020
Изучены свойства и способы синтеза наночастиц оксида никеля
Газета.Ru, 20/11/2020
Изучены свойства и способы синтеза наночастиц оксида никеля
News-Life (news-life.pro), 20/11/2020
В России создали технологию синтеза никелевых наночастиц для "флэшек" будущего
News2 (news2.ru), 20/11/2020
В России создали технологию синтеза никелевых наночастиц для "флэшек" будущего
News-Life (news-life.pro), 20/11/2020
В России создали технологию синтеза никелевых наночастиц для "флэшек" будущего
ТАСС, 20/11/2020
Изучены свойства и способы синтеза наночастиц оксида никеля
Российский научный фонд (rscf.ru), 20/11/2020
В России создали технологию синтеза никелевых наночастиц для "флэшек" будущего
Зеленоград info (зеленоград-инфо.рф), 20/11/2020
Показана эффективность синтеза наночастиц оксида никеля в кислородной плазме дугового разряда низкого давления
Индикатор (indicator.ru), 22/11/2020
Изучены свойства и способы синтеза наночастиц оксида никеля
Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук (ksc.krasn.ru), 23/11/2020
Ученые СФУ изучили синтез наночастиц оксида никеля
Научно-инновационный портал СФУ (research.sfu-kras.ru), 23/11/2020
Ученые СФУ изучили синтез наночастиц оксида никеля
Сибирский федеральный университет (sfu-kras.ru), 23/11/2020
В России создали технологию синтеза наночастиц с заданными магнитными свойствами
Научная Россия (scientificrussia.ru), 24/11/2020
Показана эффективность синтеза наночастиц оксида никеля в кислородной плазме дугового разряда низкого давления
Российский научный фонд (rscf.ru), 24/11/2020
Ученые изучили синтез наночастиц оксида никеля
Научная Россия (scientificrussia.ru), 27/11/2020
В России создали технологию синтеза наночастиц с заданными магнитными свойствами
Российская национальная нанотехническая сеть (rusnanonet.ru), 27/11/2020
Показана эффективность синтеза наночастиц оксида никеля в кислородной плазме дугового разряда низкого давления
Nanonewsnet.ru, 27/11/2020
В России создали технологию синтеза никелевых наночастиц для "флэшек" будущего
Nanonewsnet.ru, 29/11/2020
В России создали технологию синтеза наночастиц с заданными магнитными свойствами
ВПК новости (vpk.name), 30/11/2020
Красноярские ученые создали эффективный синтез наночастиц оксида никеля
РИА Сибирь (ria-sibir.ru), 28/11/2020
Ученые изучили синтез наночастиц оксида никеля
Российская национальная нанотехническая сеть (rusnanonet.ru), 30/11/2020
В России создали технологию синтеза наночастиц с заданными магнитными свойствами
Научный портал MSAU.RU, 01/12/2020

Похожие новости

  • 30/12/2020

    Топ-30 разработок сибирских ученых в 2020 году

    ​На портале «Новости сибирской науки» можно познакомиться с инновациями и последними достижениями сибирских ученых. Сегодня мы предлагаем вашему вниманию Топ-30 сообщений о наиболее значимых и интересных научных разработках 2020 года, размещенных на нашем сайте.
    6523
  • 24/10/2018

    Космический огород, светящиеся бактерии и пешеходное движение в Красноярске

    Как учатся выращивать растения и утилизировать отходы для будущих марсианских и лунных баз, как работает процесс определения загрязняющих веществ в воде с помощью светящихся бактерий, для чего нужно моделирование пешеходного движения? "Чердак" побывал в лабораториях Красноярского научного центра СО РАН и Сибирского федерального университета и узнал, какие там сейчас ведутся разработки и исследования.
    1821
  • 03/06/2021

    Алмазные наноиглы для квантовых устройств и детекторов станут доступнее

    Российские ученые совместно с финскими коллегами усовершенствовали метод получения алмазных игл, что делает их более доступными для различных применений, включая квантово-оптические сенсоры. Новый способ использует синтез алмаза из смеси водорода и метана при активации газовой среды методом «горячей нити».
    1598
  • 01/11/2017

    Сибирские ученые изучили новый тип нанопластин для применения в медицине

    ​Ученые из Института физики имени Л. В. Киренского Красноярского федерального исследовательского центра Сибирского отделения РАН совместно с коллегами из Сибирского федерального университета впервые изучили магнитные свойства, структуру и состав новых наночастиц семейства халькогенидов (элементов 16-й группы периодической системы, к которым относятся кислород, сера, селен, теллур, полоний и ливерморий).
    2555
  • 14/06/2018

    Наночастицы нитрида титана повысят производительность оптоволоконных линий связи

    Ученые Федерального исследовательского центра Красноярский научный центр СО РАН (ФИЦ КНЦ СО РАН) совместно с коллегами из Сибирского федерального университета, Сибирского государственного университета науки и технологий им.
    2317
  • 23/06/2021

    В России создан уникальный сплав для авиа и железнодорожного транспорта

    Ученые Национального исследовательского технологического университета "МИСиС" (НИТУ МИСиС) при участии коллег из Сибирского федерального университета и "НПЦ магнитной гидродинамики" (г.
    670
  • 23/11/2017

    Сибирские ученые модернизировали метод расчета движения жидкостей

    ​Исследователи из Сибирского федерального университета (СФУ) в сотрудничестве с коллегами из Московского государственного университета и Сибирского отделения РАН предложили использовать для гидродинамических расчетов систему из нескольких графических процессоров вместо центрального.
    1869
  • 09/04/2021

    «Свинцовое солнце»: красноярские учёные разработали дешёвый компонент для светодиодов

    Группа красноярских учёных впервые получила высокоэффективный люминофор на основе хлорида свинца и тиомочевины, предназначенный для использования в светодиодных светильниках бытового назначения. Поскольку исходные материалы отличаются дешевизной, в отличие от «высокородных» редкоземельных металлов, из которых делают светодиоды в современном мире, запустить «свинцовые» люминофоры в массовое производство представляется очень привлекательной идеей, если бы не один важный нюанс.
    570
  • 31/12/2017

    Топ-10 исследований российских ученых 2017 года по версии РНФ

    Около 35 тысяч российских ученых проводили и проводят фундаментальные исследования при поддержке Российского научного фонда (РНФ). Ежемесячно в российских и зарубежных СМИ выходят десятки новостей об их достижениях.
    5889
  • 01/04/2021

    3D-печать, нейросети и наноматериалы для «Новой медицины»

    ​Нейросети, 3D-печать имплантатов, доставка лекарств с помощью наноматериалов – об этом вы узнаете в заключительной, третьей части обзора уникальных исследований и технологий университетов Проекта 5-100 по направлению «Новая медицина».
    653