Ученые из Института катализа СО РАН совместно с коллегами из Екатеринбурга, Франции и Бельгии смогли описать распределение наночастиц кобальта по размеру с помощью метода ядерного магнитного резонанса (ЯМР) во внутреннем поле образца. Это относительно новая методика, и исследователям удалось на практике показать ее эффективность. Определение размера синтезированных наночастиц кобальта необходимо для повышения эффективности их использования. Статья опубликована в журнале Physical Chemistry Chemical Physics.
Первые работы по этой теме вышли в 2013 году в ACS Catalysis и в 2016 году в Nature Communications, но в них для сопоставления полученных размеров наночастиц с данными электронной микроскопии использовался поправочный коэффициент 2.5. В новой работе данные полностью согласуются с теорией.
«При синтезе наночастиц кобальта возникает проблема с описанием их размера, так как диаметры частиц в образце всегда варьируются в некоторых пределах. Обычно данную задачу решают методами электронной микроскопии, но в этом случае за один раз исследуется очень малая доля наночастиц, присутствующих в образце. В итоге сложно понять, насколько точно полученные данные соответствуют реальному распределению. Мы использовали свойства наночастиц кобальта — сильное внутреннее магнитное поле, и путем наблюдения за изменением магнитного момента при повышении и понижении температуры смогли описать их распределение по размеру», — рассказал младший научный сотрудник группы твердотельной ЯМР-спектроскопии Института катализа СО РАН Илья Яковлев.
При уменьшении размера частицы сохраняют собственный магнитный момент, направленный в одну сторону. Но у самых маленьких частиц (5-10 нм в диаметре) возникает эффект произвольного переворота магнитного момента из-за изменений температуры. Такое состояние частицы называется суперпарамагнитным. Эксперимент длится 10–20 микросекунд, и если за это время магнитный момент маленькой частицы перевернется, то полученная информация стирается — сигнала от таких частиц не поступает.