Ученые ДГУ улучшили свойства феррита висмута с помощью гадолиния

МАХАЧКАЛА, 23 августа – РИА «Дагестан». Коллектив исследователей из Дагестанского государственного университета синтезировал и изучил новый модифицированный материал на основе феррита висмута, который демонстрирует рекордную эффективность в очистке воды и перспективен для создания энергоэффективной электроники. Работа, выполненная в сотрудничестве с ведущими научными центрами России, поддержана грантом Российского научного фонда. Об этом сообщили в пресс-службе вуза.

Феррит висмута — это многофункциональное соединение, способное разлагать органические загрязнители под действием света и обладающее магнитными свойствами. Однако его широкому практическому применению мешали относительно невысокие показатели в обеих этих областях. Ученые поставили перед собой задачу усилить функциональные свойства материала путем введения в его структуру атомов редкоземельного элемента — гадолиния.

Ключевую роль в этом проекте сыграли исследователи ДГУ:

–Нариман Алиханов, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник кафедры физики конденсированного состояния и наносистем ДГУ. Также является руководителем проекта, поддержанного грантом РНФ.

– Фарид Оруджев, кандидат химических наук, заведующий лабораторией Smart Materials ДГУ, внес значительный вклад в организацию и проведение экспериментальной части работы.

Метод, выбранный учеными для синтеза, — горение с использованием глицина. Этот подход позволил получить чистый нанопорошок соединения с различной концентрацией гадолиния (5%, 10%, 15% и 20%) быстро и эффективно.

Проведенные исследования показали, что замена части атомов висмута на гадолиний создает напряжение в кристаллической решетке, что приводит к значительным изменениям свойств материала. Наибольшего успеха добилась в области фотокатализа: образец с 20%-м содержанием гадолиния всего за 45 минут разложил 99% органического красителя метиленового синего в воде. Для сравнения, немодифицированный феррит висмута справляется лишь с 73% загрязнителя за целый час.

Было установлено, что, варьируя концентрацию гадолиния, можно целенаправленно усиливать те или иные свойства материала: максимальная намагниченность достигается при 10% содержании, а пиковая фотокаталитическая активность — при 20%.

«Наши результаты показывают, что точная настройка состава позволяет целенаправленно усиливать отдельные функциональные свойства феррита висмута и подобных ему соединений», — отмечает руководитель проекта Нариман Алиханов.

Ученые ДГУ работают в тесной кооперации с коллегами из МИРЭА — Российского технологического университета (Москва), Южного федерального университета (Ростов-на-Дону) и Института физики имени Х. И. Амирханова ДФИЦ РАН (Махачкала). Это междисциплинарное сотрудничество позволяет комплексно изучать синтезированные материалы на стыке химии, физики и материаловедения.