КАЗАНЬ, 4 декабря. /ТАСС/. Ученые Казанского федерального университета (КФУ) провели комплексные исследования типичных трифторидов редкоземельных элементов, находящихся под высоким давлением. Результаты могут послужить основой для разработки наночастиц трифторидов с заданными свойствами для медицинских приложений, сообщили ТАСС в пресс-службе Минобрнауки РФ.
Трифторид — это химическое соединение, в котором с одним атомом или ионом одного элемента связаны три атома или иона фтора. Его образуют многие металлы, в частности, группа редкоземельных элементов. Уникальные свойства соединений обуславливают их ценность для широкого ряда задач биомедицины, лазерных технологий, катализа, водородных хранилищ и других высокотехнологичных областей.
«Целью работы стало получение характеристик выбранных систем трифторидов путем проведения квантово-механических расчетов. Главная задача состояла в создании теоретической основы для проведения экспериментов и дальнейших расчетов, связанных с трифторидами как в кристаллической форме, так и в форме нанокристаллов. Так, впервые учеными был подобран оптимальный набор параметров моделирования, универсальный для всего семейства трифторидов редкоземельных элементов, исследована механическая стабильность соединений, упругие характеристики и эволюция параметров решетки при изменении давления», — говорится в сообщении.
Ведущий научный сотрудник НИЛ «Компьютерный дизайн новых материалов и машинное обучение» Института физики КФУ Ирина Гумарова отметила, что роль трифторидов значительно усиливается, если соединения имеют форму наночастиц. По ее словам, ряд опубликованных ранее исследований подтвердил их потенциальное применение в биомедицинских приложениях, таких как компьютерная и магнитно-резонансная томография.
«Углубленное изучение трифторидов под высоким давлением позволяет понять, как их структура связана с физическими свойствами, что важно для оптимизации использования этих соединений и разработки материалов с заданными характеристиками. Особый интерес представляют фазовые переходы под давлением и стабильность материалов, так как эти параметры напрямую влияют на возможность их применения в высокотехнологичных областях», — рассказала ученый.
О результатах исследования.
«На основании сравнительного анализа упругих констант было получено, что трифториды гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия и эрбия в орторомбической фазе демонстрируют большую устойчивость к однонаправленному сжатию, чем к сдвиговой деформации. Такое же поведение наблюдается в тригональной фазе», — рассказала старший научный сотрудник НИЛ Регина Бурганова.
Проведенные в КФУ расчеты на основе предложенных параметров и методов моделирования подтверждают наличие фазовых переходов под давлением, значения переходных точек которых согласуются с имеющимися экспериментальными данными. Анализ электронных, магнитных и оптических свойств всех пяти трифторидов доказал уникальность этих соединений.
Исследование проводилось при поддержке Минобрнауки РФ в рамках программы «Приоритет-2030». Результаты опубликованы в журнале Computational Materials Science. В перспективе они могут послужить основой для разработки наночастиц трифторидов редкоземельных элементов с заданными свойствами, например, для медицинских приложений.
