El estudio de óxidos de hierro complejos para crear nuevos materiales funcionales es uno de los campos de investigación de mayor desarrollo para los científicos de SUSU. Las propiedades físicas de los sistemas complejos de óxido de hierro se pueden variar cambiando la composición química. Esto permite rastrear los efectos fundamentales que surgen cuando se reemplazan los iones. En un nuevo estudio, los investigadores optaron por investigar las ferritas estructuradas con espinela, cambiando sus propiedades magnéticas mediante la modificación de su composición química mediante la sustitución de iones de hierro. Los resultados de su investigación fueron publicados en Nanomateriales .

Los investigadores, un grupo internacional que incluye científicos de SUSU y sus colegas de Bielorrusia, Arabia Saudita e India examinaron ferritas del sistema Co-Ni con doble sustitución de iones de hierro por iones de tulio y terbio. Los químicos estaban interesados ​​en las propiedades magnéticas de los compuestos investigados que se manifiestan en ferritas durante la transición a la nanoescala.

Durante el estudio, los científicos establecieron las peculiaridades de la distribución de iones sustituidos en la estructura de ferrita espinela. La relevancia del estudio se debió a la correlación entre la distribución de los iones sustituyentes en la ferrita espinela y su influencia sobre las propiedades magnéticas en condiciones de doble sustitución de iones de hierro por iones Tm y Tb comparables en radio.

"Las muestras se sintetizaron mediante el método sol-gel, lo que permite la creación de óxidos complejos a nanoescala. Sin embargo, Se aplicó asistencia ultrasónica durante la síntesis, lo que nos permitió lograr una distribución más homogénea de los iones de sustitución y reducir el tamaño medio de los cristalitos, ", dijo el químico de SUSU, Dr. Denis Vinnik.

La síntesis fue realizada por científicos de Arabia Saudita. El estudio de los parámetros microestructurales y las propiedades magnéticas de las espinelas de ferrita nanométricas se llevó a cabo en el Centro de Investigación y Educación en Nanotecnología de SUSU. Como resultado, Los especialistas identificaron una característica interesante de los óxidos en estudio:con el aumento en el grado de sustitución de los iones de hierro por iones con grandes radios, el parámetro de celda unitaria disminuyó, aunque teóricamente, debería haber aumentado.

"Sugerimos que esta anomalía podría ser el resultado del efecto de la compresión superficial de los nanocristalitos. Por lo tanto, la disminución del tamaño del cristalito resultante de la sustitución por iones Tm y Tb condujo a un aumento de la fracción de la capa superficial. Esta, tal como lo conocemos, puede conducir al efecto de compresión de la superficie en cristalitos a nanoescala, y como consecuencia, la deformación de la celda unitaria, "dijo Aleksey Trukhanov, investigador senior del Centro de Investigación y Educación en Nanotecnología SUSU.

Por ahora, los estudios son teóricos, pero pueden utilizarse como base para completar estudios adicionales sobre la síntesis de compuestos de óxidos de hierro complejos y corrección de sus propiedades. Los planes de los científicos incluyen estudiar las propiedades funcionales de las espinelas de ferrita para absorber la radiación electromagnética.

Los científicos señalaron que los compuestos químicos se pueden usar en electrónica para la creación de sensores, así como en biomedicina para la administración dirigida de medicamentos o visualización de contraste.