Исследователи Лаборатории перспективных радиационных исследований и технологий Белгородского госуниверситета представили инновационные научные результаты в области физики материалов, описав ранее неизвестный феномен самоорганизации частиц порошка ниобата лития под воздействием электрического поля.
Андрей Олейник. Фото: пресс-служба НИУ "БелГУ".
Ниобат лития – уникальный материал, широко используемый в современной оптоэлектронике и телекоммуникационной отрасли благодаря своей способности эффективно преобразовывать электрические сигналы в оптические и наоборот. Он также обладает рядом важных характеристик, позволяющих применять его в энергетике, медицине и биотехнологиях.
Традиционно исследуют свойства более дорогих в производстве объёмных кристаллических форм ниобата лития, а не потенциал отдельных частиц этого вещества. Группа исследователей НИУ «БелГУ» решила заполнить этот пробел, изучив поведение индивидуальных частиц ниобата лития при изменении условий окружающей среды. Под руководством старшего научного сотрудника лаборатории и доцента кафедры теоретической и экспериментальной физики Андрея Олейника, учёные изучили поведение ансамбля частиц ниобата лития во внешнем электрическом поле в зависимости от ряда факторов: размера и морфологии частиц, плотности их расположения, а также конфигурации и величина электрического поля.
Эксперименты показали, что под действием внешнего электрического поля ансамбль частиц ниобата лития формирует упорядоченные поверхностные структуры – паттерны. Эти паттерны устойчивы и сохраняют свою форму даже после прекращения воздействия электрического поля, создавая условия для контролируемого изменения электрической поляризации в материале.
Как объяснили учёные, ключевой способностью частиц ниобата лития является то, что они могут электризоваться под различными способами воздействия, будь то внешнее электрическое поле, изменение температуры, давление или свет от лазера.
– Это позволяет использовать эти частицы как массив «виртуальных» электродов для электростимуляции, манипуляции или детектирования соседних объектов такого же размера. То есть мы можем получить потенциально очень удобный, сравнительно дешевый и доступный инструмент для работы на микро- и наноуровне, – объяснил Андрей Олейник.
Возможность использования таких структурированных ансамблей частиц для управления биологическими системами делает открытие особенно значимым для медицины и биоинженерии. В настоящее время на основе полученных данных об электризации и самоорганизации частиц ниобата лития исследователи Лаборатории перспективных радиационных исследований и технологий уже ведут работы совместно с коллегами из двух институтов НИУ «БелГУ»: фармации, химии и биологии, а также медицинского. Эти междисциплинарные исследования направлены на апробацию частиц ниобата лития для электростимуляции различных биообъектов.
Подробно о проведённом исследовании можно прочесть в статье международного научного журнала Physics Letters A, свободный доступ к которой будет открыт да конца года.
Это новость от журнала ММ «Машины и механизмы». Не знаете такого? Приглашаем прямо сейчас познакомиться с этим удивительным журналом.