11.07.2023
Магнитные наночастицы (НЧ) типа ядро@оболочка на основе оксидов и карбидов железа активно исследуются с целью широкого применения в биомедицине. Например, предлагается их использовать при лечении раковых опухолей методом гипертермии, в адресной доставке лекарств, в качестве контрастных агентов для магнитно-резонансной томографии. Изучение механизма синтеза НЧ важно для получения наноматериалов с заданными свойствами и их последующего применения. По сравнению с оксидами железа карбиды железа обладают более высокой намагниченностью насыщения и биосовместимостью, что дает большое преимущество в использовании в наномедицине.
В данной работе исследован механизм превращения ферроцена Fe(C5H5)2 при высоком давлении (8 ГПа) и высокой температуре (900 ℃) и изотермической выдержке до 10000 секунд (High Pressure High Temperature - HPHT) в камере высокого давления. Обнаружено два типа превращений: in situ в камере высокого давления и ex situ превращение после их удаления из камеры высокого давления и контакта с воздухом. Основными продуктами in situ превращения являются НЧ типа ядро@оболочка Fe7C3@C инкапсулированные в углеродную матрицу. Впервые показано, что превращение ex situ приводит к формированию дополнительной оболочки из НЧ оксидов железа, а также формированию полых суперпарамагнитных наносфер из оксида железа (наноразмерный эффект Киркендалла). Исследованы структурные, электронные и магнитные свойства полученных нанокомпозитов.
Рис. 1. Механизм превращения ферроцена при HPHT обработке с образованием наночастиц Fe7C3@C, Fe7C3@FexOy/C и FexOy@C.
Работа выполнена коллективом авторов из ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН, МФТИ, НИЦ «Курчатовский институт», Институт физики высоких давлений им. Л.Ф. Верещагина РАН и Университет Тура, Франция.
Подробнее с исследованием можно познакомиться в журнале Applied Surface Science.