Fyzikální ústav Akademie věd ČR

Magnetické nanočástice jsou předmětem intenzivního výzkumu díky svému širokému aplikačnímu potenciálu, např. v magnetickém záznamu, spintronice, katalýze či v biomedicinských aplikací. Naše skupina se věnuje základnímu výzkumu magnetismu nanočástic s důrazem na vliv intrinsické struktury, mezičásticových interakcí a povrchových spinů a korelaci těchto vlastností se magnetickou odezvou částice. V rámci tohoto výzkumu jsme součástí několika řešitelských projektů:

• Spolupracujeme na evropském projektu 7^th Framework program MULTIFUN zabývající se vývojem nových nanotechnologií pro zlepšení diagnostiky a léčby nádorových onemocnění. Výstupem tohoto projektu by měly být nanočástice použitelné jak pro diagnostiku nádorů jakožto kontrastních látek pro MRI (magnetic resonance imaging) tak i pro samotnou terapeutiku pomocí magnetické fluidní hypertermie nádorů či cíleným naváděním léčiv v organismu (Obr. 1). V rámci tohoto projektu zkoumáme mechanismus růstu nanočástic, který korelujeme s intrinsickými parametry nanočástic a jejich magnetickým stavem. Výsledkem tohoto výzkumu je například navržení parametru uspořádání částice, jenž se dá korelovat s účinností materiálu pro hypertermii (SAR).
• Ve spolupráci s Přírodovědeckou fakultou UK se zabýváme studiem tzv. multifunkčních nanomateriálů, vykazující dvě či více funkčních vlastností zároveň, jakou jsou multiferroické a magnetokalorické materiály či připravené nanokompozity – např. magnetický nosič s fotokatalyticky aktivní látkou (např. CoFe₂O₄/TiO₂). V rámci tohoto projektu se dále věnujeme studiu vlastností materiálů, které ještě nebyly zcela dostatečně prozkoumány ve formě nanočástic (např. ACr₂O₄, kde A=Fe, Mg, Co) či jsou jejich vlastnosti stále ne zcela objasněné (ε-Fe₂O₃).

Pro standardní makroskopická magnetická měření využíváme přístroje v rámci Společné laboratoře pro magnetická studia. Pro korelaci strukturních a magnetických vlastností materiálů využíváme také v rámci Společné laboratoře nízkých teplot Mössbauerovu spektroskopii (materiály obsahující železo), jež umožňuje studium valenčního stavu iontů, lokální symetrie, defektů krystalové mříže, magnetického uspořádání a fázového složení. Dálé používáme mikroskopii atomárních sil (AFM/MFM), která umožňuje přímo detekci magnetického momentu a případně zobrazení domén. V rámci externí spolupráce využíváme metody založené na využití synchrotronového nebo neutronového záření, jako je neutronová difrakce, magnetický cirkulární dichroismus aj..

Řešitelský tým: J.Vejpravová, S.Kubíčková, B.Pacáková, A.Mantlíková

Obr.1: Znázornění využití magnetických nanočástic jako: kontrastních látek pro MRI detekci; tepelnou likvidaci nádorů diky zahřáti nanočástic na teplotu kolem 43°C pomocí alternujícího magnetického pole (hyperthermie); a nosičů léčiv s jejich cileným naváděním pomocí magnetického pole.