Олег Кузбит, управляющий редактор отдела веб-информации

Ученые из уральского Института электрофизики получили новые магнитные наночастицы, которые можно использовать в качестве почти идеальных сорбентов при очистке почв и сточных вод от загрязнений, вызванных человеческой деятельностью. А в перспективе сфера применения может значительно расшириться за счет создания совершенно иных композитных материалов и носителей данных с непостижимой ныне плотностью магнитной записи.

Для реализации этого проекта екатеринбургские исследователи создали новый продвинутый лазер, благодаря которому, как заявляют авторы идеи, удалось обойти зарубежные аналоги, удвоив выход наночастиц и при этом в целых восемь раз снизив энергозатраты на лазерное излучение.

Когда метод, как мы надеемся, перейдет из лаборатории в практику, для удаления из почв и сточных вод последствий нещадной экономической активности человека будут успешно применять магнитные наночастицы оксида железа.

На горизонте и более широкие перспективы, полагают в Институте электрофизики. При условии дальнейшего совершенствования екатеринбургского метода синтеза магнитных нанопорошков не исключено использование в будущем новых знаний и для разработки принципиально новых композитных материалов, а также носителей данных со значительно повышенной плотностью магнитной записи. Так что почвами и водами проект, видимо, не ограничится.

Текущие результаты проекта опубликованы в отечественном научном «Журнале технической физики» за этот год.

Магнитный «наноуборщик»

Использование магнитных сорбентов в качестве «пожирателей» загрязнителей уже давно рассматривается в научном мире. В разных странах исследователи считают, что магнитные свойства сорбента помогут исключить применение дорогостоящих химических методов выделения отработанного очистителя из раствора – ведь обычное магнитное поле сделает эту работу гораздо быстрее.

Было выяснено, что магнитные нанопорошки оксида железа – чуть ли не идеальные «кандидаты» на роль этих эффективных сорбентов. Они легко удаляют из различных сред тяжелые металлы, в частности, хром. Порошок – вещество с повышенной сорбирующей емкостью – содержит частицы, которыми совсем просто управлять при помощи магнитного поля.

В екатеринбургском институте, входящем в Уральское отделение РАН (а последнее как раз и выступило главным инвестором проекта на данной стадии), исследователи предложили лучший, по их мнению, на текущий момент метод получения магнитных нанопорошков – оригинальный лазерный синтез.

Как это происходит

Используя свою собственную технологию лазерного излучения, ученые применили принцип лазерного выпаривания на обычном немагнитном порошке оксида железа, предварительно спрессованном. Исходящие с вещества-мишени испарения конденсировались в потоке воздуха и аргона, а затем переносились газовой смесью на целый ряд фильтрующих элементов.

В результате процесса были получены частицы средним размером 15,3 нанометра сферической или ограненной формы. Анализируя кристаллографическую структуру порошка, исследователи безошибочно определили фазы магнитных оксидов железа, а именно маггемита и магнетита. При этом было выяснено, что при определенном давлении газа оксиды проявляли свою метастабильную фазу, снижающую магнитную способность нанопорошка.

Проектная команда сообщает, что выбором различных вариантов давления газа и скорости прокачки смеси ей, в конце концов, удалось оптимизировать условия синтеза и достичь прорывных результатов как в выходе наночастиц, так и в энергозатратах на лазерное излучение.

Уральские ученые утверждают, что их изобретение показывает лучшие результаты в сравнении с достижением иностранных коллег в этом направлении. Описание аналогичного исследования немецких авторов опубликовано в авторитетном журнале Journal of Magnetism and Magnetic Materials.