Магнитные наночастицы для компонентов МРТ-диагностики и электронных устройств

  • Алина Сергеевна Корсакова Научно-исследовательский институт физико-химических проблем БГУ, ул. Ленинградская, 14, 220006, г. Минск, Беларусь https://orcid.org/0000-0001-8898-4726
  • Дмитрий Анатольевич Котиков Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь
  • Константин Сергеевич Ливонович Институт химии новых материалов НАН Беларуси, ул. Ф. Скорины, 36, 220141, г. Минск, Беларусь https://orcid.org/0000-0003-3083-3962
  • Татьяна Геннадьевна Шутова Институт химии новых материалов НАН Беларуси, ул. Ф. Скорины, 36, 220141, г. Минск, Беларусь
  • Юлиан Станиславович Гайдук Белорусский государственный университет, пр. Независимости 4, 220030, г. Минск, Беларусь
  • Владимир Васильевич Паньков Белорусский государственный университет, пр. Независимости 4, 220030, г. Минск, Беларусь https://orcid.org/0000-0001-5478-0194
DOI: https://doi.org/10.33581/2520-2243-2021-1-12-19

Аннотация

Методами рентгенофазового анализа и инфракрасной спектроскопии установлено образование однофазных твердых растворов оксида железа и оксида марганца со структурой шпинели в системе MnxFe3 – xO4 (x = 0; 0,3; 0,6; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,8). Максимальная намагниченность насыщения обнаружена для состава Mn 0,3 Fe2,7O4 (Ms = 68 А ⋅ м2 ⋅ кг−1 при 300 К и Ms = 85 А ⋅ м2 ⋅ кг−1 при 5 К), что связано с изменением катионного распределения по тетраэдрическим и октаэдрическим пустотам. Полученные материалы стабилизировали в виде коллоидных растворов с использованием ряда полиэлектролитов. Установлено, что лучшее стабилизирующее действие оказывал поли(диаллилдиметиламмоний хлорид) (PDDA) из-за особенностей его строения. Предложен способ управления магнитными свойствами магнетита путем частичного замещения входящих в его структуру ионов железа марганцем. Изменение величины намагниченности и коэрцитивной силы возможно за счет изменения степени замещения. Cравнительно высокие значения удельной намагниченности и однородность магнитных частиц по размеру могут представлять практический интерес для изготовления контрастных агентов в МРТ-диагностике.

Биографии авторов

Алина Сергеевна Корсакова , Научно-исследовательский институт физико-химических проблем БГУ, ул. Ленинградская, 14, 220006, г. Минск, Беларусь

стажер младшего научного сотрудника лаборатории топлив, масел и кормов

Дмитрий Анатольевич Котиков , Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

кандидат химических наук, доцент; доцент кафедры физической химии химического факультета

Константин Сергеевич Ливонович, Институт химии новых материалов НАН Беларуси, ул. Ф. Скорины, 36, 220141, г. Минск, Беларусь

младший научный сотрудник лаборатории органических композиционных материалов

Татьяна Геннадьевна Шутова , Институт химии новых материалов НАН Беларуси, ул. Ф. Скорины, 36, 220141, г. Минск, Беларусь

кандидат химических наук; ведущий научный сотрудник лаборатории органических композиционных материалов

Юлиан Станиславович Гайдук , Белорусский государственный университет, пр. Независимости 4, 220030, г. Минск, Беларусь

научный сотрудник лаборатории физической химии конденсированных сред химического факультета

Владимир Васильевич Паньков , Белорусский государственный университет, пр. Независимости 4, 220030, г. Минск, Беларусь

доктор химических наук, профессор; профессор кафедры физической химии химического факультета

Литература

  1. Gubin CG, Koksharov YuA, Khomutov GB, Yurkov GYu. Magnetic nanoparticles: preparation, structure and properties. Uspekhi khimii. 2005;74(6):539–574. Russian.
  2. Skumryev V, Stoyanov S, Zhang Y, Hadjipanayis G, Givord D, Nogués J. Beating the superparamagnetic limit with exchange bias. Nature. 2003;423(6942):850–853. DOI: 10.1038/nature01687.
  3. Pershina AG, Sazonov AE, Milto IV. Application of magnetic nanoparticles in biomedicine. Bulletin of Siberian Medicine. 2008;7(2):70–78. Russian. DOI: 10.20538/1682-0363-2008-2-70-78.
  4. Galvão WS, Neto DMA, Freire RM, Fechine RBA. Super-paramagnetic nanoparticles with spinel structure: a review of synthesis and biomedical applications. Solid State Phenomena. 2016;241(1):139–176. DOI: 10.4028/www.scientific.net/SSP.241.139.
  5. West AR. Solid state chemistry and its applications. Part 1. New York: John Wiley & Sons; 1984. 734 p. Russian edition: West A. Khimiya tverdogo tela. Teoriya i prilozheniya. Chast’ 1. Kaul’ AR, Kutsenko IB, translators. Moscow: Mir; 1988. 558 p.
  6. Mason B. Mineralogical aspects of the system FeO — Fe2O3 — MnO — Mn2O3. Geologiska Föreningen i Stockholm Förhandlingar. 1943;65(2):97–180. DOI: 10.1080/11035894309447142.
  7. Gareev KG, Luchinin VV, Moshnikov VA. Magnetic nanomaterials obtained by chemical methods. Biotekhnosfera. 2013;5(29):2–13. Russian.
  8. Lu A-H, Salabas EL, Schüth F. Magnetic nanoparticles: synthesis, protection, functionalization, and application. Angewandte Chemie International Edition. 2007;46(8):1222–1244. DOI: 10.1002/anie.200602866.
  9. Gupta AK, Naregalkar RR, Vaidya VD, Gupta M. Recent advances on surface engineering of magnetic iron oxide nanoparticles and their biomedical applications. Nanomedicine. 2007;2(1):23–39. DOI: 10.2217/17435889.2.1.23.
  10. Mathew DS, Juang R-S. An overview of the structure and magnetism of spinel ferrite nanoparticles and their synthesis in microemulsions. Chemical Engineering Journal. 2007;129(1–3):51–65. DOI: 10.1016/j.cej.2006.11.001.
  11. Al-Rashdi KS, Widatallah H, Al Ma’Mari F, Cespedes O, Elzain M, Al-Rawas A, et al. Structural and Mössbauer studies of nanocrystalline Mn2+-doped Fe3O4 particles. Hyperfine Interactions. 2018;239(1):1–11. DOI: 10.1007/S10751-017-1476-9.
  12. Modaresi N, Afzalzadeh R, Aslibeiki B, Kameli P. Competition between the impact of cation distribution and crystallite size on properties of MnxFe3 – xO4 nanoparticles synthesized at room temperature. Ceramics International. 2017;43(17):15381–15391. DOI: 10.1016/J.CERAMINT.2017.08.079.
  13. Fannin PC. Measurement of the Neel relaxation of magnetic particles in the frequency range 1 kHz to 160 MHz. Journal of Physics D: Applied Physics. 1991;24(1):76–77. DOI: 10.1088/0022-3727/24/1/013.
  14. Bulte JWM, Kraitchman DL. Iron oxide MR contrast agents for molecular and cellular imaging. NMR in Biomedicine. 2004; 17(1):484–499. DOI: 10.1002/nbm.924.
  15. Picart C, Schneider A, Etienne O, Mutterer J, Schaaf P, Egles C, et al. Controlled degradability of polysaccharide multilayer films in vitro and in vivo. Advanced Functional Materials. 2005;15(11):1771–1780. DOI: 10.1002/adfm.200400588.
Опубликован
2021-02-09
Ключевые слова: наночастицы, намагниченность насыщения, контрастные агенты, МРТ-диагностика
Как цитировать
Корсакова , А. С., Котиков , Д. А., Ливонович, К. С., Шутова , Т. Г., Гайдук , Ю. С., & Паньков , В. В. (2021). Магнитные наночастицы для компонентов МРТ-диагностики и электронных устройств. Журнал Белорусского государственного университета. Физика, 1, 12-19. https://doi.org/10.33581/2520-2243-2021-1-12-19
Выпуск
№ 1 (2021): Журнал Белорусского государственного университета. Физика
Раздел
Наноматериалы и нанотехнологии

Copyright (c) 2021 Журнал Белорусского государственного университета. Физика

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.

Авторы, публикующиеся в данном журнале, соглашаются со следующим:

  1. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial. 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
  2. Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договоренности, касающиеся неэксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге) со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.
  3. Авторы имеют право размещать их работу в интернете (например, в институтском хранилище или на персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу. (См. The Effect of Open Access).