Научная группа кафедры магнетизма и магнитных наноматериалов Уральского федерального университета представила микромагнитную компьютерную модель, которая выступает в роли виртуального прототипа ансамбля наночастиц.
Как сообщают в Минобрнауки РФ, при поддержке которого велась работа, в отличие от традиционного подхода, требующего проведения множества «физических» экспериментов, новая модель позволяет ученым на этапе компьютерного моделирования задавать различные параметры: размер, форму, структуру и фазовый состав будущих частиц, чтобы понять, как эти характеристики повлияют на конечный результат.
Созданный цифровой двойник уже прошел проверку на реальных экспериментальных данных и доказал свою работоспособность. Теперь исследователи намерены использовать его для точной настройки технологических процессов. Применение модели позволяет не только экономить ресурсы и сокращать время проведения экспериментов (то, что раньше занимало месяцы или даже годы, теперь можно просчитать за одну-две недели), но и глубже понимать физику процессов, происходящих в материале.
Цифровой двойник ансамбля магнитных наночастиц — это микромагнитная компьютерная модель, в которую мы вводим характеристики наночастиц, включая данные, полученные из первичных экспериментов. По результатам моделирования понимаем, при каких конкретных параметрах можно получить необходимые магнитные свойства. Далее передаем эти результаты технологам для получения партии частиц с желаемыми параметрами, которые настраивают условия синтеза для получения партии нужных нам наночастиц, то есть работает обратная связь
Тесное сотрудничество ученых УрФУ с коллегами из Института электрофизики УрО РАН длится уже больше 15 лет. Для синтеза реальных образцов используются электрофизические методы, такие как электрический взрыв проволоки или лазерное испарение мишени. Эти технологии ценны тем, что позволяют получать большие партии наночастиц — до нескольких сотен граммов, что является редкостью для мировой практики, где доминируют химические способы производства.
Возможность выпуска партий, а не единичных экземпляров, критически важна для внедрения наночастиц в промышленность и высокотехнологичную медицину. Например, при создании лекарств регулирующие органы требуют использовать материал только из одной партии, чтобы гарантировать стабильность и однородность свойств. К созданию таких идеальных, однородных партий и стремятся уральские физики с помощью своего нового цифрового инструмента. Потенциальные сферы применения разрабатываемых материалов охватывают самые разные области — от медицины до авиастроения.
Ранее Наука Mail рассказывала, что наночастицы способны повысить эффективность популярного препарата от рака.
