Структурные, электронные и магнитные свойства нанокомпозитов на основе оксидов и карбидов железа для нанотехнологий и биомедицинских применений

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 19-72-00095

НазваниеСтруктурные, электронные и магнитные свойства нанокомпозитов на основе оксидов и карбидов железа для нанотехнологий и биомедицинских применений

Руководитель Старчиков Сергей Сергеевич, Кандидат физико-математических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" , г Москва

Конкурс №40 - Конкурс 2019 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-204 - Нано- и микроструктуры

Ключевые слова Магнитные наночастицы, оксиды железа, карбиды железа, нанодиагностика, комплексный метод нанодиагностики, Мёссбауэровская спектроскопия, магнитная динамика, биоразлагаемые полимерные микрокапсулы, наноструктуры типа ядро-оболочка, ферроцен

Код ГРНТИ29.19.22

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Целью данного проекта является изучение фазовых состояний и физико-химических свойств наночастиц и нанокомпозитов на основе оксидов и карбидов железа для практических применений в биомедицине и нанотехнологиях. По замыслу этот проект является логическим продолжением и развитием ряда направлений, которые были заложены нами в ходе выполнения предыдущих проектов РНФ. В частности, на основе результатов проектов 14-12-00848 и 14-12-00848–П «Синтез, структура, магнитные и электронные свойства нанокомпозитов на основе халькогенидов и оксидов переходных металлов для применений в нанотехнологиях, микроэлектронике и биомедицине» будут выполнены исследования в следующих направлениях: 1) Механизм трансформации ферроцена Fe(C5H5)2 под воздействием высокого давления и температуры с образованием нанокомпозитов Fe7C3@C и Fe3C@C типа ядро-оболочка. В прошлом проекте нашей группой был установлен новый механизм трансформации ферроцена при 8 ГПа и различных температурах. В предлагаемом проекте планируется исследование кинетики механизма трансформации ферроцена, что до сих пор является открытым вопросом. При различных фиксированных значениях давления и температуры будет варьироваться время выдержки ферроцена в экстремальных условиях от нескольких десятков до 10000 с. Полученные результаты позволят проследить за структурными и фазовыми превращениями в наночастицах карбидов железа и углеродной оболочке, изменения их морфологии и размера, магнитных свойств. В методическом плане акцент будет сделан на использование мёссбауэровской спектроскопии на ядрах 57Fe и рамановской спектроскопии, что позволит проследить в деталях структурные, магнитные и электронные превращения как в ядрах нанокомпозитов, состоящих из карбидов железа, так и углеродной подсистеме. 2) Комплексные исследования магнитных, структурных и электронных свойств наночастиц и нанокомпозитов на основе оксидов железа, биоразлагаемых полимеров, белков и других биомолекул. Использование белков в качестве покрытий расширяет функциональность и возможности практических применений таких композитов, например, в качестве контрастных агентов в МРТ, в адресной доставке лекарств, тераностике и других областях. Использование дополнительных покрытий магнитных наночастиц может придавать новые синергетические свойства в результате взаимодействия между ядром и оболочкой. Планируется исследование влияние покрытий на магнитные и структурные свойства наночастиц оксидов железа, магнитную динамику и фазовые превращения в наночастицах. Полученные результаты позволят изучить влияние функциональных покрытий на магнитные и структурные свойства наночастиц оксидов железа, а также выработать возможные рекомендации для практических применений. Полученные в ходе реализации проекта результаты имеют высокую новизну, оригинальность и практическую значимость в области биомедицины и нанотехнологий. Использование комплексного подхода и современных методов исследования позволяет ожидать, что результаты будут опубликованы в высокорейтинговых международных журналах из Q1 и Q2 и доложены на международных конференциях.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Гервиц Н.Е., Гиппиус А.А., Ткачев А.В., Демихов Е.И., Старчиков С.С., Васильев А.Л., Чехонин В.П., Абакумов М.А., Семкина А.С., Мажуга А.Г. Magnetic properties of biofunctionalized iron oxide nanoparticles as magnetic resonance imaging contrast agents Beilstein J. Nanotechnol., Vol.10, pp. 1964-1972 (год публикации - 2019)
10.3762/bjnano.10.193

2. Старчиков С.С., Баскаков А.О., Любутин И.С., Фролов К.В., Фунтов К.О., Давыдов В.А. Структурные и магнитные свойства наночастиц типа ядро-оболочка на основе карбидов железа и углерода VII Всероссийская конференция по наноматериалам. Москва. 18-22 мая 2020 г. / Сборник материалов. – М.: ИМЕТ РАН, 2020, 317 с., с.264-265. (год публикации - 2020)

3. Старчиков С.С., Васильев А.Л., Баскаков А.О., Любутин И.С., Никифорова Ю.А., Фунтов К.О., Заяханов В.А., Фролов К.В., Куликова Л.Ф., Агафонов В.Н., Давыдов В.А. Структура и магнитные свойства нанокомпозитов на основе карбидов железа и углерода, полученных в результате разложения ферроцена при высоком давлении и температуре Сборник материалов Шестого междисциплинарного научного форума с международным участием "НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ"-2020., Том-1, Стр. 764-766 (год публикации - 2020)

4. Старчиков С.С., Заяханов В.А., Васильев А.Л., Любутин И.С., Баскаков А.О., Никифорова Ю.А., Фунтов К.О., Любутина М.В., Куликова Л.Ф., Агафонов В.Н., Давыдов В.А. Core@shell nanocomposites Fe7C3 / FexOy /C obtained by high pressure-high temperature treatment of ferrocene Fe(C5H5)2 Carbon, 178, 708-717 (год публикации - 2021)
10.1016/j.carbon.2021.03.052

5. Бурмистров И.А., Веселов М.М., Михеев А.В., Бородина Т.М., Букреева Т.В., Чуев М.А., Старчиков С.С., Любутин И.С., Артемов В.А., Хмеленин Д.Н., Клячко Н.Л., Трушина Д.Б. Permeability of the Composite Magnetic Microcapsules Triggered by a Non-Heating Low-Frequency Magnetic Field Pharmaceutics, Том 14, Выпуск 1, Номер статьи 65 (год публикации - 2022)
10.3390/pharmaceutics14010065

6. Старчиков С.С., Заяханов В.А., Любутин И.С., Васильев А.Л., Любутина М.В., Чумаков Н.К., Фунтов К.О., Куликова Л.Ф., Агафонов В.Н., Давыдов В.А. Evolution of the phase composition, crystal structure and magnetic properties of core@shell nanoparticles obtained during conversion of ferrocene at high pressure and high temperature Applied Surface Science, V 615, p.156269 (год публикации - 2023)
10.1016/j.apsusc.2022.156269

Публикации