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

  • 13/08/2019

    Сибирские ученые научились находить и устранять деформации в промышленной керамике

    ​Коллектив ученых из Красноярска и Новосибирска разработал метод для определения остаточных деформаций в керамике из титаната бария. Это позволит сохранить её свойства и контролировать качество изделий, производимых из этого материала.
    368
  • 07/03/2019

    Сергей Аксенов: наше исследование – это стартовый этап в создании технологий будущего

    ​Ученые уверены, что век квантовых компьютеров – новых технологий, с помощью которых станет возможным решение задач, неподвластных даже самым мощным современным суперкомпьютерам, уже близок. Но прежде физикам необходимо разрешить ряд трудностей, связанных с их созданием.
    715
  • 11/01/2018

    Красноярские ученые нашли способ усовершенствовать магнитные датчики

    ​Ученые Института физики им. Л.В. Киренского Федерального исследовательского центра Красноярский научный центр СО РАН (ФИЦ КНЦ СО РАН) обнаружили высокую чувствительность электронов к магнитному полю при их перемещении в гибридных структурах, состоящих из ферромагнетика, полупроводника и оксида.
    817
  • 04/12/2019

    Создана первая российская установка для синтеза тонких оксидных пленок

    ​Красноярские ученые создали установку для формирования прозрачных оксидных пленок с регулируемой толщиной. Благодаря особенностям конструкции, на ней можно быстрее и эффективнее, чем на большинстве зарубежных аналогов устройства, проводить синтез химических покрытий на неорганической основе.
    163
  • 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.
    824
  • 27/05/2019

    Красноярские ученые изготовили миниатюрные полосно-пропускающие фильтры для спутниковых антенн

    ​Лаборатория научного приборостроения Красноярского научного центра СО РАН успешно выполнила заказ AO «Научно-производственного предприятия ”Радиосвязь”» на разработку компактных частотно-полосных пропускающих фильтров.
    394
  • 29/04/2019

    Ученые установили, что сверхпроводники в форме пены можно использовать в космосе

    ​Международный коллектив ученых доказал, что большой образец сверхпроводящей пены имеет стабильное и сильное магнитное поле. В отличие от обычных сверхпроводников, пена является легким и прочным материалом с возможностью изготовления образцов большого размера.
    450
  • 14/02/2019

    Проект молодых красноярских ученых поможет в создании технологий будущего

    ​Проект молодых ученых Института физики СО РАН поможет продвинуться в области создания принципиально новых элементов электроники и квантовых компьютеров. На его реализацию ученые получили 800 тысяч рублей в рамках регионального конкурса проектов фундаментальных научных исследований, проводимого Красноярским краевым фондом науки и Российским фондом фундаментальных исследований.
    450
  • 03/11/2018

    Красноярские ученые разработали новый тип управляемых дифракционных решеток

    ​Дифракционные решетки играют центральную роль в интегральной оптике, голографии, оптической обработке данных. Ученые Института физики имени Л. В. Киренского Сибирского отделения Российской академии наук (ИФ СО РАН) и Института инженерной физики и радиоэлектроники Сибирского федерального университета (СФУ) разработали новый способ создания управляемой дифракционной решетки - оптической системы, действие которой основано на явлении световой дифракции (огибания препятствия светом), сообщила пресс-служба СФУ.
    785
  • 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.
    1760