Ученые Института физики им. Л.В. Киренского Красноярского научного центра СО РАН (КНЦ СО РАН) научились синтезировать магнитные наночастицы с ядром из никеля и непроводящей ток углеродной оболочкой. Порошки с такими частицами могут применяться для изготовления сердечников высокочастотных трансформаторов и ферромагнитных жидкостей. Результаты работы опубликованы в журнале Journal of Magnetism and Magnetic Materials.  

Свойства металлических частиц, покрытых слоем другого неметаллического вещества, заинтересовали исследователей несколько десятков лет назад. Уже тогда считалось, что структура «ядро-оболочка» может иметь как фундаментальное, так и прикладное значение.

Ученые Института физики им. Л.В. Киренского КНЦ СО РАН разработали технологию синтеза магнитных наночастиц с ядром из никеля и непроводящей ток углеродной оболочкой. Такие частицы исследователи получили путем распыления смеси никеля и углерода в плазме. Вначале вещество переводится в плазменное состояние. При охлаждении, углерод растворяется в никелевых кластерах, которые слипаются (коагулируют) до образования частиц. Когда эти частицы остывают до температуры 700°C, углерод выдавливается на их поверхность. По мере охлаждения частицы продолжают коагулировать, и на них конденсируется углерод из плазмы.

Оказалось, что порошок, состоящий из таких частиц, в зависимости от параметров синтеза, обладает разными проводящими свойствами. Оболочка никелевой частицы устроена сложным образом, ближайший слой, прилежащий к никелю это карбид никеля (соединение никеля и углерода). Далее, расположен слой, соответствующий по структуре алмазу, а самый верхний и наиболее толстый – графит. Меняя параметры синтеза можно управлять толщиной этих слоев, а, следовательно, и проводящими свойствами образующихся частиц.

 Фото Григорий Чурилов.png

Магнитные наночастицы с ядром из никеля и непроводящей ток углеродной оболочкой. Фото: Григорий Чурилов

 

Применение таких порошков с улучшенными характеристиками, в основном связано с наличием у них магнитных свойств и маленького размера всего в несколько десятков нанометров. Наилучшим образом они подходят для изготовления ферромагнитных жидкостей и сердечников высокочастотных трансформаторов. Первые применяются в машиностроении и во многих аналитических приборах для отвода тепла, снижения трения или создания герметичного соединения, вторые используются для снижения потерь энергии при нагреве трансформаторов. По словам доктора технических наук, профессора, заведующего лабораторией аналитических методов исследования вещества Института физики им. Л.В. Киренского КНЦ СО РАН Григория Чурилова, ранее при изготовлении таких устройств использовали более дешевые порошки с частицами больших размеров.

 Фото Gregory F Maxwell Википедия.jpg

Ферромагнитная жидкость на стекле под воздействием магнита под стеклом. Автор: Gregory F. Maxwell, Википедия

Сейчас ученые работают над созданием так называемых «нанесенных катализаторов» с золотой или платиновой оболочками. В данном случае на углеродную поверхность наносят каталитически активный металл. Такие катализаторы найдут применение в медицине, химическом производстве и малой энергетике. Вследствие того, что каждое ядро с оболочкой обладает магнитными свойствами, врачи и химики смогут управлять наночастицами, покрытыми благородными металлами, тогда как раньше они использовали в работе инструменты из золота или платины без управляемых характеристик.

«Нанести плазменным методом благородные металлы непосредственно на магнитный металл затруднительно, так как, образуются сплавы (один металл растворяется в другом). При химическом нанесении металла на углерод обычно образуются негомогенные оболочки, а, так называемые декорированные, то есть, не полностью закрывающие материал ядра. Скорее всего, это связано с плохой смачиваемостью материала частицы, наносимым материалом. Управляя структурой углерода на поверхности никелевой частицы, мы можем надеяться на осуществление гомогенного нанесения благородных металлов на нее», - рассказал Григорий Чурилов.

Работа выполнена в рамках проекта, поддержанного Министерством образования и науки Российской Федерации.

Группа научных коммуникаций ФИЦ КНЦ СО РАН

Источники

Красноярские ученые разработали технологию управляемого синтеза магнитных нанопорошков
НИА Красноярск (24rus.ru), 20/10/2017
Красноярские ученые разработали технологию управляемого синтеза магнитных нанопорошков
123ru.net, 20/10/2017
Красноярские ученые разработали технологию управляемого синтеза магнитных нанопорошков
Наука в Сибири (sbras.info), 20/10/2017
Красноярские ученые разработали технологию управляемого синтеза магнитных нанопорошков
Krskplus.ru, 20/10/2017
Красноярские ученые разработали технологию управляемого синтеза магнитных нанопорошков
ИА Таймырский телеграф, 20/10/2017
Красноярские ученые разработали технологию управляемого синтеза магнитных нанопорошков
Gorodskoyportal.ru/krasnoyarsk, 20/10/2017
Красноярские ученые разработали технологию управляемого синтеза магнитных нанопорошков
Официальный портал Красноярского края (krskstate.ru), 20/10/2017
Разработана технология управляемого синтеза магнитных нанопорошков
Yarsk-info.ru, 21/10/2017
Красноярские ученые разработали технологию управляемого синтеза магнитных нанопорошков
Глас Народа (glasnarod.ru), 21/10/2017
Красноярские ученые разработали технологию управляемого синтеза магнитных нанопорошков
ИА 1-LINE (1line.info), 22/10/2017
Красноярские ученые разработали технологию управляемого синтеза магнитных нанопорошков
Mirtesen.sputnik.ru, 22/10/2017
Красноярские ученые разработали технологию управляемого синтеза магнитных нанопорошков
Сибирский энергетик (sibenergetic.ru), 23/10/2017
Красноярские ученые разработали технологию управляемого синтеза магнитных нанопорошков
Transform.ru, 23/10/2017
Физики из КНЦ СО РАН разработали технологию синтеза магнитных наночастиц
Научная Россия (scientificrussia.ru), 26/10/2017
Красноярские ученые разработали технологию управляемого синтеза магнитных нанопорошков
Nanonewsnet.ru, 30/10/2017
Физики из КНЦ СО РАН разработали технологию синтеза магнитных наночастиц
Русский переплет (pereplet.ru), 30/10/2017

Похожие новости

  • 21/04/2017

    Красноярские физики получили нанодисперсные порошки для создания аккумуляторов водорода

    Ученые Сибирского федерального университета и Института физики имени Л.В. Киренского СО РАН разработали технологию синтеза нанодисперсных порошков магния, которые могут стать перспективным материалом для изготовления аккумуляторов водорода для автомобильного транспорта.
    557
  • 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).
    100
  • 16/09/2016

    Красноярские ученые разрабатывают аппаратуру для автоматизации космических испытаний

    Ученые и специалисты Сибирского федерального университета разработали программно-аппаратный комплекс, предназначенный для проверки бортового оборудования космических аппаратов в процессе изготовления и проведения испытаний.
    797
  • 15/02/2017

    Красноярские ученые создали уникальный прибор для телескопа будущего

    Ученые в Красноярске создали уникальный прибор для телескопа, который планируют запустить космос не раньше 2025 года. Как сообщили в пресс-службе правительства края, ученые Института физики им Л.В. Киренского Красноярского научного центра СО РАН создали прибор для измерения термооптических свойств защитных покрытий и материалов космических аппаратов при сверхнизких температурах.
    528
  • 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.
    210
  • 10/10/2017

    Красноярские ученые создали гибкое «черное тело» с колоссальной способностью поглощать тепло

    ​Ученые Института физики им. Л.В. Киренского Федерального исследовательского центра «Красноярский научный центр СО РАН» (ФИЦ КНЦ СО РАН) разработали уникальный эластичный поглотитель тепла. Гибкое «черное тело» можно объединить с термоэлектрическими элементами и разместить на человеческой коже.
    233
  • 19/12/2016

    Красноярские учёные разрабатывают технологию спутникового мониторинга климатических изменений в Арктике

    Ученые Института физики имени Л.В. Киренского в Красноярске разрабатывают технологию спутникового мониторинга климатических изменений в арктической зоне, которая позволит дистанционно фиксировать влажность и температуру почвы, сообщила пресс-служба правительства Красноярского края.
    547
  • 27/09/2017

    Ученые усовершенствовали фотонный кристалл для фильтрации света

    Ученые Института физики им. Л. В. Киренского Федерального исследовательского центра Красноярский научный центр СО РАН (ФИЦ КНЦ СО РАН) совместно с коллегами из Московского государственного университета им.
    238
  • 19/09/2017

    Квантовые симуляторы: как ученые создают искусственные миры

    ​Представьте, что вы хотите рассмотреть быструю, но хрупкую бабочку. Пока она порхает, детально изучить ее довольно трудно, поэтому нужно взять ее в руки. Но как только она оказалась в ваших ладонях, крылышки смялись и потеряли цвет.
    155
  • 24/01/2017

    Красноярские ученые рассчитали, как поймать свет с помощью диэлектрических шариков

    ​Теоретические расчеты красноярских физиков показали, что цепочка из одинаковых диэлектрических шариков может быть использована в качестве ловушки для электромагнитных волн. Такая цепочка будет вести себя как световод, который улавливает и захватывает свет, падающий на него под любым углом.
    476