Учёные НИУ «БелГУ» открыли новый эффект в электроактивных порошках

Команда учёных НИУ «БелГУ» представила инновационные научные результаты в области физики материалов. Исследователи Лаборатории перспективных радиационных исследований и технологий Белгородского госуниверситета описали ранее неизвестный феномен самоорганизации частиц порошка ниобата лития под воздействием электрического поля.

Ниобат лития (LiNbO3) широко используется в современной оптоэлектронике и телекоммуникационной отрасли благодаря своей способности эффективно преобразовывать электрические сигналы в оптические и наоборот. Материал также обладает рядом необычных характеристик, позволяющих применять его в энергетике, медицине и биотехнологиях.

Традиционно исследования ниобата лития сфокусированы на свойствах более дорогих в получении объёмных кристаллических форм, а не на потенциале 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 величины 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 данные частицы как массив «виртуальных» электродов для электростимуляции, манипуляции или детектирования соседних объектов такого же размера. То есть мы можем получить потенциально очень удобный, сравнительно дешёвый 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 почесть в статье международного научного журнала Physics Letters A, свободный доступ к которой будет открыт да конца года.