Коллектив российских учёных из Института углехимии и химического материаловедения СО РАН впервые использовал метод восстановления водных растворов хлоридов для синтеза смешанных железо-кобальтовых наночастиц, на основе которых можно создавать материалы с улучшенными магнитными характеристиками. Такие системы «железо-кобальт» ранее уже были синтезированы, однако известные физические методы их получения слишком дороги и энергоёмки, а созданные с их помощью материалы находятся в резко неравновесных состояниях. Метод, предложенный российскими учёными, позволяет устранить эти недостатки.

Наноструктурные материалы интересны в первую очередь тем, что благодаря очень малым размерам частиц могут проявлять свойства, которые часто превосходят характеристики обычных крупнозернистых поликристаллических веществ.

Железо-кобальтовые сплавы попадают в поле зрения науки как материалы, обладающие отличными магнитными характеристиками. Логично предположить, что если синтезировать материал на основе наночастиц железо-кобальт, то по своим свойствам он значительно превзойдёт обычные сплавы этих металлов. Получатся магнитные наноструктурные материалы нового поколения.

Их можно применять в качестве магнитных сенсоров, основы для постоянных магнитов, а также сред для записи и хранения информации. С их помощью можно направленно доставлять лекарства к очагу поражения, удалять органические отходы и токсины из воды.

Несмотря на то что такие материалы уже существуют, сегодня исследователи, работающие в этой сфере, нацелены на поиск новых, менее дорогостоящих и энергоёмких методов их синтеза, а также на получение магнитных материалов с более высоким насыщением намагничивания (чем выше магнитонасыщение материала, тем меньше его требуется для создания магнитного поля определённой величины, то есть меньше расход материала).

Учёные из Института углехимии и химического материаловедения СО РАН впервые использовали метод восстановления водных растворов солей гидратом гидразина в щелочной среде для синтеза смешанных железо-кобальтовых наночастиц.

Полученные таким образом кристаллиты железа-кобальта имели средний размер от 5 до 20 нм и оказались способными формировать сферические, устойчивые к ультразвуку агломераты размерами 150–200 нм.

В свою очередь, такие железо-кобальтовые агломераты образовывали достаточно рыхлые агрегаты микронных размеров, которые вели себя как магнитные материалы.

В ходе эксперимента учёные изучили составы с различным соотношением кобальта и железа и пришли к выводу, что наилучшими магнитными свойствами обладают наночастицы с 50-процентным содержанием кобальта.

Результаты исследования дают чёткое представление о морфологии железо-кобальтовых частиц, особенностях их фазового портрета и процесса химического получения. Используя эти знания, учёные смогут управлять магнитными свойствами наноматериалов, а в перспективе – и получать материалы с заранее запрограммированными свойствами.

Источник информации:

A. N. Popova Synthesis and Characterization of Iron-Cobalt Nanoparticles. – 2012. – J. Phys. – Conf. Ser. – 345 012030.