Молодой ученый-физик, магистрант магистрант Института физики Казанского федерального университета Глеб Долгоруков, получит стипендию Правительства Российской Федерации.
Впервые эффективность нового метода, одним из авторов которого является магистрант Института физики, была показана в его дипломной работе, посвященной исследованию магнитных свойств наноалмазов.
«Наша научная группа, которой руководит заведующий кафедрой квантовой электроники и радиоспектроскопии Мурат Салихович Тагиров, разработала метод измерения среднего расстояния от поверхности наночастицы до парамагнитных центров, содержащихся в приповерхностном слое этой наночастицы”, – сказал Глеб.
Теоретическая модель и методика эксперимента, позволяющие определить это расстояние, были предложены сотрудником научно-исследовательской лаборатории магнитной радиоспектроскопии и квантовой электроники КФУ Вячеславом Кузьминым.
«По зависимости скорости продольной релаксации ядерных спинов изотопа гелия (гелия-3), измеренной методом ядерного магнитного резонанса, от температуры в диапазоне 1,5-4,2 К, используя модель, описывающую эксперимент, удалось определить расположение парамагнитных центров внутри образца. Согласно модели релаксации и полученным экспериментальным результатам, среднее расстояние между парамагнитными центрами и поверхностью наноалмазов составляет 0,5±0,1 нм. Это значение согласуется с информацией о структуре наноалмаза, полученной при характеризации образца», – сообщил молодой исследователь.
Кроме того, магистрант объяснил, почему гелий-3 прекрасно подходит на роль магнитного зонда: его молекулы имеют самый маленький размер, а значит, обладают высокой проникающей способностью.
«Существуют другие методы определения локализации парамагнитных центров в наночастицах, но наш для таких размеров частиц (3-10 нм) является очень точным (точность – один ангстрем). Информация о расположении парамагнитных центров очень важна, поскольку область применения наночастиц, в частности, зависит от локализации парамагнитных центров, – рассказал Вячеслав Кузьмин. Парамагнитными центрами могут быть атомы и ионы, обладающие неспаренным электроном, а также различные дефекты в кристаллической структуре».
Сейчас во всем мире, в том числе в КФУ, исследуются свойства наноалмазов, это обусловлено тем, что сфера их применения довольно широкая . Они могут быть использованы для создания элементов наноэлектроники, нанокомпозиционных материалов, селективных адсорбентов, а также материалов медицинского назначения.
Некоторые типы парамагнитных центров в наноалмазах, например NV-центры, изучаются сегодня очень активно. NV-центры – это азото-замещенная вакансия в алмазе, один из многочисленных точечных дефектов алмаза. Уникальность дефекта в том, что его свойства почти аналогичны свойствам атома, «замороженного» в кристаллической решетке алмаза. NV-центры могут быть использованы в качестве наноразмерных датчиков для измерения физических параметров окружающей среды как элемент для увеличения контрастности МРТ и даже как базовый элемент будущего квантового процессора, необходимого для создания квантового компьютера.