Вышедшие номера
Разработка и характеристика магнитных наночастиц Co1-xZnxFe2O4 (0≤ x≤0.6) для биомедицинских применений
Камзин А.С.1, Obaidat I.M.2, Семенов В.Г.3, Narayanaswamy V.4,5, Al-Omari I.A.6, Issa B.4,5,7, Бурьяненко И.В.8
1Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия
2Department of Physics, United Arab Emirates University, Al-Ain, UAE
3Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия
4Research Institute of Medical Sharjah, P.O. Box 27272, UAE
5Department of Medical Diagnostic Imaging, College of Health Sciences, University of Sharjah, Sharjah, P.O. Box, UAE
6Department of Physics, Sultan Qaboos University, P.O. Box 36, Muscat PC 123, Sultanate of Oman
7Department of Biomedical Engineering, Faculty of Engineering and Natural Sciences, Istinye University, Istanbul, 34010, Turkey
8Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Санкт-Петербург, Россия
Email: ASKam@mail.ioffe.ru
Поступила в редакцию: 3 декабря 2022 г.
В окончательной редакции: 3 декабря 2022 г.
Принята к печати: 6 декабря 2022 г.
Выставление онлайн: 11 февраля 2023 г.

Представлены результаты исследований свойств синтезированных методом соосаждения магнитных наночастиц (МНЧ) ферритов-шпинелей Co1-xZnxFe2O4 (при x=0.0; 0.1; 0.2; 0.4; 0.6) с целью создания магнитных частиц для биомедицины. Для изучения полученных МНЧ Co1-xZnxFe2O4 использовались рентгеновская дифракция (РД), комбинационное рассеяние света, магнитные измерения и мёссбауэровская спектроскопия (МС). Установлено, что синтезированные МНЧ CoxZn1-xFe2O4 однофазны. По результатам РД-измерений установлено, что средние размеры кристаллитов составляют 13 nm для CoFe2O4 (x=0) и при повышении концентрации Zn уменьшаются до 7 nm для Co1-xZnxFe2O4 (x=0.6), что согласуется с мёссбауэровскими данными, показавшими, что размеры кристаллитов меняются в пределах от 14 до 8 nm. На спектрах комбинационного рассеяния МНЧ Co1-xZnxFe2O4 в области ~620 cm-1 наблюдается расщепление линии A1g, указывающее, что исследуемые частицы обладают структурой обратной шпинели. Изменение соотношения интенсивностей пиков A1g (1) и A1g (2) указывает на значительное перераспределение катионов Co2+ и Fe3+ между тетра- и октаэдрическими позициями в МНЧ Co1-xZnxFe2O4 при повышении количества Zn, что подтверждается мёссбауэровскими данными. Обнаружено, что малые размеры МНЧ приводят к усилению эффектов размерности и влиянию поверхности на магнитную структуру поверхностного слоя. Анализ МС показал, что на поверхности МНЧ существует слой, магнитная структура которого отличается от структуры объема кристаллита. При повышении количества ионов Zn толщина этого слоя увеличивается, и при x=0.6 частица становится полностью парамагнитной. Мёссбауэровские исследования показали, что частицы Co0.8Zn0.2Fe2O4 (x=0.2) находятся в суперпарамагнитном состоянии и температура магнитной блокировки составляет ~315 K, что наиболее приемлемо для лечения злокачественных опухолей методом магнитной гипертермии. Ключевые слова: ферриты-шпинели CoxMn1-xFe2O4, магнитная структура, суперпарамагнетизм, мёссбауэровская спектроскопия, материалы для биомедицины. DOI: 10.21883/FTT.2023.03.54749.544