Созданы железные спирали тоньше человеческого волоса
Железные наноспирали, созданные с помощью нового метода
© Larisa B. Gulina et al.
Исследователи СПбГУ смогли синтезировать микроспирали соединений железа диаметром около 12 микрон — почти в десять раз тоньше человеческого волоса. Их можно будет использовать, например, для создания сенсоров с высокой чувствительностью, а также в качестве миниатюрных электромагнитов или индукторов. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Particle & Particle Systems Characterization.
Обычно создание микроструктур сложной формы — очень трудоемкий процесс. Например, чтобы использовать в микроустройстве компонент в форме спирали, сначала необходимо вытянуть проволоку нужного диаметра, а потом сформировать из нее спираль с нужным количеством витков. Поэтому очень важно разработать метод, с помощью которого микроструктуры сложной формы можно будет синтезировать напрямую.
В новой работе ученые СПбГУ описали оригинальный способ создания микроспиралей диаметром от 10 до 20 микрометров. Исследователи смогли показать, что с помощью простых химических реакций можно получить миниатюрные «пружинки» из оксида железа или металлического железа.
Для получения таких микроструктур химики усовершенствовали способ синтеза, основанный на взаимодействии реагентов на границе раздела водного раствора и газовой среды. Ранее с помощью этого метода ученые вырастили нанокристаллы неорганических соединений с одно- и двумерной морфологией (стержни и листы), а также сложные структуры в виде наноцветов. Как считают исследователи, главное достоинство метода — возможность получать микро- и нанотрубки с морфологией свитков различных классов неорганических соединений: оксидов, фторидов, сульфидов и так далее.
В работе впервые показано, как микросвитки могут делиться на спирали, причем с помощью тепловой обработки их высоту можно регулировать. «Всем известен метод самосборки наноструктур, — комментирует один из авторов исследования, профессор СПбГУ Валерий Толстой. — Мы хотим обосновать новый подход при создании микро- и наноразмерных материалов, основанный на управляемой "саморазборке" массива более крупных объектов, открывающий возможности "самопроизвольного" получения упорядоченных нанообъектов с использованием методологии "сверху вниз"».
«Метод синтеза, который развивает наша группа, позволяет легко модифицировать состав микроспиралек, вводя в структуру другие элементы, и в результате получать микроспиральки двойного оксида или сплава на основе железа, — добавила один из авторов исследования, старший научный сотрудник СПбГУ Лариса Гулина. — Это значит, что мы можем управлять функциональными свойствами микроспиралек в широком диапазоне для улучшения характеристик изделий на их основе».
Применять эту разработку можно в самых разных областях. Например, порошок из таких спиралек обладает большой удельной поверхностью, что важно при создании эффективных катализаторов или сенсоров с высокой чувствительностью. Электрокаталитические характеристики микроспиралек оксида железа, несмотря на их дешевизну, сравнимы с показателями катализаторов на основе платины, которые широко используются при электролизе воды. С другой стороны, одна спиралька может служить самостоятельным компонентом микроэлектроники: оксидная спиралька — электродом микросенсора, а металлическая спиралька, благодаря своей форме и магнитным характеристикам, — электромагнитом или индуктором.
Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.
Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.