Магнитные свойства и гигантский магнитный импеданс пленочных наноструктур со сложной симметрией- фокус на биоприложения

Проект: Проект-Грант

Сведения о проекте

Описание

Данный проект нацелен на создание основ магнитного детектирования слабых магнитных полей при помощи гигантского магнитоимпедансного (ГМИ) эффекта с максимальной чувствительностью по отношению к внешнему магнитному полю, в том числе, для исследований в режиме датчика давления и биодетектирования. На данном этапе развития технологий появилась возможность создания многослойных тонкопленочных ГМИ структур, которые с теоретической точки зрения могут достигать чувствительности более 1000%/Э. В связи с этим, в некоторых случаях методы магнитного биодетектирования становятся конкурентоспособными при сравнении с биологическими и химическими методами анализа. В ходе работы над проектом будет спроектирована и создана серия многослойных тонкопленочных наноструктур с высоким магнитоимпедансным эффектом и сложной симметрией, которые могут быть использованы в качестве чувствительных элементов датчиков слабых магнитных полей в особых условиях (температурный режим, биосовместимость, конфигурация). В ходе исследования чувствительных элементов будет протестирована гипотеза увеличения чувствительности при детектирования суперпарамагнитных маркеров при использовании асимметричных ГМИ чувствительных элементов и ГМИ элементов сложной формы, продиктованной конкретными приложениями. Впервые будет проведен параллельный сравнительный анализ рентгенограмм, особенностей магнитной анизотропии, кривых ферромагнитного резонанса и установлены корреляции с чувствительностью ГМИ к детектированию суперпарамагнитных маркеров в различных матрицах. В том числе, будут определены наиболее оптимальные составы пермаллоя (сплав типа FexNi(1-x)), при варьировании состава (магнитострикционных характеристик сплавов), а также типа подложки (стекло, кремний, полимерные пленки) для создания высокочувствительного датчика давления на основе ГМИ эффекта. Особое внимание будет уделено апробации методик измерения ГМИ с прототипами биообъектов, такими как феррожидкости/феррогели. В рамках проекта подразумевается как синтез этих модельных объектов, так и аттестация их структурных и магнитных свойств различными физическими и химическими методами. Будет определена предельная концентрация магнитных наночастиц для детектирования с помощью ГМИ элементов определенной конфигурации. Для создания физических моделей будет проведено математическое моделирование с использованием программного пакета Comsol Multiphysics, основанного на методе конечных элементов, и сравнительный анализ расчетных данных с экспериментом. По результатам проекта на каждый год планируется участие во всероссийских и международных конференциях и публикация статей в журналах, индексируемых в базе данных Scopus (по результатам проекта не менее 2 статей).
СтатусЗавершено
Действительная дата начала/окончания01/01/201810/03/2020

Тип источника финансирования (РФФИ, РНФ, Х/Д, Гранты и т.д.)

  • РФФИ

ГРНТИ

  • 47.09.48 Наноматериалы для электроники

Площадка НИЧ УрФУ, где ведется данный грант (НИЧ Куйбышева, НИЧ Мира)

  • НИЧ Куйбышева