Учёные Белгородского госуниверситета открыли новый эффект в электроактивных порошках

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.

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 наноуровнях», – 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.