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.
    3454
  • 23/01/2019

    Новосибирские физики смоделировали атмосферу экзопланет

    ​Сотрудники Института лазерной физики СО РАН в лабораторных условиях моделируют плазменный ветер, аналогичный тому, что испускают объекты в сотнях световых лет от Земли. Эти исследования имеют большое значение для изучения состава и динамики верхней атмосферы разных классов экзопланет, в том числе потенциально пригодных для жизни.
    1411
  • 12/02/2021

    Искусственный интеллект в борьбе с коронавирусом

    Красноярские ученые придумали, как использовать искусственный интеллект для более точного определения площади поражения легкого коронавирусом и даже прогнозировать возможные осложнения. Это позволит врачам быстро назначать больному необходимую терапию и реабилитировать его после перенесенного ковида.
    717
  • 28/07/2017

    Нестоличная наука: новгородские викинги, миниатюрный лазер и нейросеть-кардиолог

    ​​Робот-разведчик, древняя птица, рентгеновская линза и другие открытия и разработки российских ученых, сделанные вне Москвы и Санкт-Петербурга. Великий Новгород Уникальное кладбище X-XI веков обнаружила экспедиция Института археологии РАН при раскопках в центре Новгорода.
    1816
  • 24/04/2018

    Как сделать жилье более доступным и экологичным?

    ​​Дом - это что-то теплое, уютное и, на первый взгляд - очень консервативное. Но на самом деле и строительство попевает за техническим прогрессом. Как сделать жилье более доступным, дешевым, экологичным? Мы создали краткий обзор тенденций и технологий будущего, которые появляются уже сейчас.
    2050
  • 23/04/2021

    Красноярские биофизики готовы к созданию замкнутой системы жизнеобеспечения нового типа

    У российских космонавтов есть традиция перед полетом смотреть фильм «Белое солнце пустыни». В ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» есть традиция в День космонавтики говорить о замкнутой биологической системе жизнеобеспечения.
    477
  • 21/05/2019

    По итогам сочинского форума «Наука будущего — наука молодых»

    ​В Сочи завершились III Международная конференция «Наука будущего» и IV Всероссийский форум «Наука будущего — наука молодых». Мы попросили сибирских ученых, в них участвующих, рассказать, какие проекты они представляли на мероприятиях форума и с какими целями приехали сюда.
    1723
  • 13/04/2018

    Дилатометр измерит деформации космических материалов в вакууме

    Ученые из Института физики им. Л.В. Киренского Федерального исследовательского центра Красноярский научный центр СО РАН (ФИЦ КНЦ СО РАН) разработали измерительную ячейку для исследования свойств материалов при температурах близких к абсолютному нулю.
    1525
  • 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).
    2292
  • 10/04/2019

    ИСС изготовит первый спутник нового типа для ГЛОНАСС в конце текущего — начале следующего года

    ​Спутник нового типа для системы ГЛОНАСС будет изготовлен в конце текущего или начале следующего года, по мере необходимости группировка будет обновляться, сообщил заместитель генерального конструктора ИСС по развитию и инновациям ИСС АО «Информационные спутниковые системы им.
    682