W Instytucie Fizyki Jądrowej im. Henryka Niewodniczańskiego Polskiej Akademii Nauk trwają prace nad nowymi metalicznymi cząstkami hybrydowymi otrzymywanymi metodą naświetlania laserowego.
Projekt pn. „Badanie wpływu rozpuszczalnika i rozmiaru nanocząstek na strukturę i własności fizyczne cząstek hybrydowych otrzymywanych metodą naświetlania laserowego” jest finansowany przez Narodowe Centrum Nauki w ramach programu OPUS. Kierownikiem i pomysłodawcą projektu jest dr hab. Żaneta Świątkowska-Warkocka, prof. IFJ PAN z Zakładu Materiałów Magnetycznych i Nanostruktur. Uczona swoją przygodę z tworzeniem cząstek hybrydowych (nanokompozytów i stopów) metodami laserowymi rozpoczęła podczas stypendium podoktorskiego w National Institute of Advanced Industrial Science and Technology w Japonii.
Podczas stażu przekonałam się, że cząstki hybrydowe są jednymi z najbardziej ekscytujących obiektów badawczych w nauce o materiałach, ponieważ ich właściwości optyczne, katalityczne i magnetyczne różnią się od własności materiałów występujących w formie litej. Dzięki temu mogą mieć liczne zastosowania technologiczne. Ponadto przekonałam się, że synteza laserowa jest wydajną i obiecującą metodą wytwarzania wieloskładnikowych cząstek koloidalnych – mówi badaczka.
Nowatorski aspekt projektu zakłada stworzenie nowych materiałów hybrydowych, a zrozumienie mechanizmu tworzenia cząstek w czasie naświetlania laserowego spowoduje udoskonalenie metod ich produkcji.
Własności cząstek hybrydowych zależą od ich struktury wewnętrznej (która może być bardzo różnorodna: rdzeń-otoczka lub cząstki cebulowe) i zależy między innymi od wielkości nanocząstek, składu, środowiska i metody syntezy. Aby zapewnić wyjątkową jakość, właściwości i funkcje otrzymywanych materiałów, niezbędne jest wytwarzanie cząstek o określonych cechach strukturalnych. W tym kontekście istnieje głębokie zainteresowanie opracowaniem niezawodnej metody i zbadanie możliwości produkcji cząstek wieloskładnikowych o kontrolowanej strukturze wewnętrznej i właściwościach fizycznych. Projekt ma na celu zbadanie, w jaki sposób wewnętrzna struktura cząstek wieloskładnikowych generowanych przez promieniowanie laserowe zależy od rozpuszczalnika i rozmiaru nanocząstek w roztworze koloidalnym. Zrozumienie roli jaką pełnią te dwa czynniki pozwoli na tworzenie materiałów o pożądanych strukturach i właściwościach – opisuje dr hab. Świątkowska-Warkocka.
Dotychczas naukowcom udało się zbadać jak struktura otrzymanych cząstek zależy od rozmiaru nanocząstek w roztworze koloidalnym. Kolejnym etapem prac będzie badanie wpływu rozpuszczalnika na strukturę otrzymywanych cząstek hybrydowych, znalezienie korelacji między rozmiarem, strukturą wewnętrzną, składem a właściwościami optycznymi i magnetycznymi syntetyzowanych materiałów. Końcowy etap projektu to stworzenie mechanizmu tworzenia cząstek hybrydowych podczas napromieniowania laserowego nanocząstek koloidalnych, co pozwoli w pełni kontrolować wytwarzanie cząstek hybrydowych o pożądanym zastosowaniu.
Prace przy projekcie realizowane są we współpracy z naukowcami z Japonii (AIST, Hokkaido University) oraz Francji (LP3, CNRS).
Nowe cząstki hybrydowe mogą mieć zastosowania biomedyczne i katalityczne (np. separacja magnetyczna, diagnostyka medyczna, czujniki gazu czy generatory wodoru).
Jadwiga Pasiut
