圣彼得堡科学家提高了磁性纳米粒子的合成效率,可用于靶向递送药物
圣彼得堡国立大学和圣彼得堡国立技术大学的科研人员发明了最富前景的ε-氧化铁合成方法,其颗粒可用于高精度医学和计算机设备的存储单元。
氧化铁(Fe2O3)是自然界中广泛存在的化合物之一,极易人工合成。它被广泛用于各种行业:例如,在化学工业中被用作催化剂,用于生产陶瓷,还可用作食用色素。
此项研究成果发表于《磁化学》(Magnetochemistry)学术期刊。
与此同时,Fe2O3具有多态性:这种化合物有五种结构变型,科学家以希腊字母作为区分。在所有形态中,ε-Fe2O3具有独特的磁性能:其磁性不易消退,具有高稳定性和小颗粒尺寸。但这种形式的铁氧化物在自然界中极为罕见,想要广泛使用,必须开发出人工合成该物质的工业技术。
科研人员借助圣彼得堡国立大学科学园(医学、药理学和纳米电子学功能材料鉴定中心和地球模型中心)的设备,对含有ε-Fe2O3的复合材料的磁性能进行了研究。
圣彼得堡国立电子技术大学微纳米电子学系研究生、微技术鉴定中心工程师德米特里·杰斯托夫表示:“ε-Fe2O3合成需要高精度条件,其中最重要的是温度,否则我们基本上只能得到α-Fe2O3,它就成分而言是同一种物质,但由于结构变化,它是弱磁性的。在研究过程中,我们调整了材料合成的温度参数,最终获得了高纯度的ε-Fe2O3。”
研究人员采用两种最富前景的方法——硅酸盐浸渍法和微乳液法,从含有硝酸铁和硫酸铁的盐中合成了ε-Fe2O3样品。然后将样品放入炉中,在约800-1000°C的温度下退火四小时。整个技术过程共计持续两昼夜。
项目参与者、圣彼得堡国立大学(地球物理学系)副教授安德烈·科斯特罗夫解释说,在圣彼得堡国立大学科学园X射线衍射研究方法中心,研究人员获得了复合材料的X射线衍射图像,从而确定了样品中不同形态的铁氧化物的相对含量。
事实证明,借助于本研究使用的合成方法,样品中的ε-Fe2O3含量高达70%。这是俄罗斯迄今为止的最好成果。
项目参与者、圣彼得堡国立大学(地球物理学系)副教授安德烈·科斯特罗夫
合成的样品外表看似纳米颗粒,尺寸不超过100纳米(0.0001mm)。科学家们指出,由于所获得的化合物的磁性能,它们未来可以被用于研发计算机存储单元,或者在磁场的引导下靶向递送药物。科学家后续计划完善氧化铁合成方法,以增加其中ε-Fe2O3的含量。