Лёгкий и нетоксичный: учёные создали аэрогель для защиты от нейтронного излучения

Международный коллектив учёных разработал сверхлёгкий аэрогель, способный эффективно поглощать нейтронное излучение, применяемое во время бор-нейтронзахватной терапии онкологических заболеваний. Об этом RT сообщила пресс-служба Российского научного фонда. Исследование поддержано грантом РНФ. Результаты опубликованы в журнале ACS Applied Nano Materials.

В разработке материала приняли участие исследователи из Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН, Петербургского института ядерной физики имени Б.П. Константинова, Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова, Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН и Института физики твёрдого тела (Будапешт, Венгрия).

Специалисты из России и Венгрии синтезировали новый материал из атомов бора с добавлением диоксида кремния. В результате они получили аэрогель (класс материалов, представляющих собой гель, в котором жидкая фаза полностью замещена газообразной. — RT). По словам разработчиков, вещество способно обеспечить высокий уровень защиты от излучения.

«В отличие от широко применяемых на практике средств нейтронной защиты на основе металлических пластин или полимерных композитов, новый материал — борилированный аэрогель — обладает крайне низкой плотностью (всего 80 мг/см³, что в 12 раз меньше плотности воды), легко формуется и не проявляет токсических свойств», — отметил в беседе с RT заведующий Лабораторией синтеза функциональных материалов и переработки минерального сырья ИОНХ РАН кандидат химических наук Александр Баранчиков.

• Аэрогель с добавлением бора / Исходный гель
• © Пресс-служба РНФ

Учёный объяснил, что ключевую роль в данном материале играет именно бор: в аэрогеле из чистого диоксида кремния нейтроны останавливаются лишь на очень большой глубине — до 40 м. Добавка же всего 1% бора превращает вещество в эффективный барьер на пути нейтронов — в таком соединении ядерные частицы «вязнут» уже на глубине 1—10 см.

«Высоких экранирующих характеристик удалось добиться благодаря очень равномерному распределению атомов бора по объёму аэрогеля. Для этого мы синтезировали новое соединение, содержащее очень стабильный кластер из десяти атомов бора и кремнийорганический якорь, которым мы химически пришили кластер к аэрогелю из оксида кремния», — объяснил Александр Баранчиков.

Также по теме

Бор, серебро и железо: российские учёные создали покрытие для медицинских имплантатов на основе наночастиц металлов

Российские учёные разработали антибактериальное покрытие для медицинских имплантатов на основе наночастиц нитрида бора, серебра и...

По словам специалистов, новый аэрогель может защищать пациентов от нейтронного излучения, применяемого при терапии онкологических заболеваний. В основе такого лечения лежит насыщение раковых клеток изотопами бора-10 и облучение опухоли пучком нейтронов. Ядра атомов бора способны эффективно поглощать нейтроны, во время поглощения происходит ядерная реакция, энергия которой уничтожает раковую клетку, не повреждая окружающие ткани. Однако нейтронное излучение может затрагивать и здоровые ткани пациентов. Поэтому во время терапии необходимо использовать специальную защиту, способную экранировать (поглощать. — RT) нейтроны.

Исследователи намерены в будущем применить свою разработку для создания специальных защитных покрытий, которые можно использовать в медицине и промышленности.