Коллектив исследователей из Федерального исследовательского центра проблем химической физики и медицинской химии РАН и Института физики твёрдого тела им. В.О. Осипьяна РАН впервые установил образование новых групп в плёнках альгината натрия (NaAlg) при рентгеновском облучении, сообщает пресс-служба ФИЦ ПХФ и МХ РАН. Результаты исследования опубликованы в журнале Polymers.
Выяснилось, что продолжительное рентгеновское облучение в условиях сверхвысокого вакуума приводит к деградации NaAlg, что проявляется в заметном снижении отношения кислорода к углероду (О/С). Поэтому учёные рекомендуют не использовать длительные экспозиции при съёмке его РФЭС-спектров, а также избегать контакта NaAlg с источниками ионизирующего излучения для сохранения его полезных свойств.
«Рентгеновское излучение является мощным инструментом для исследования материалов на атомном уровне. В этом случае было интересно изучить, как рентгеновское облучение влияет на структуру и свойства альгината натрия, материала, широко используемого в пищевой промышленности и других областях», — отметил научный сотрудник Лаборатории инженерии материалов для твердотельных устройств ФИЦ ПХФ и МХ РАН Евгений Кабачков.
Также в ходе работы впервые было отмечено образование карбонатных и алленовых групп при рентгеновском облучении. При этом карбонатные группы могут выступать в качестве концевых групп при разрывах полимерной цепи, а алленовые группы формируются из-за выхода молекул воды в газовую фазу, говорится в исследовании.
При анализе интенсивностей отдельных пиков в спектре C1s в зависимости от времени облучения было замечено, что после 100 минут появляется пик, связанный с карбонатной группой. Кроме того, разложение материала сопровождалось изменением его цвета с белого на жёлто-коричневый. В ИК-спектре плёнки NaAlg, облучённой в течение 300 минут, также была обнаружена полоса поглощения при 1910 см-1, что обычно указывает на присутствие алленовых групп.
Для изучения влияния облучения рентгеновскими квантами с энергиями 1253,6 эВ и 1486,6 эВ на состав альгината натрия были приготовлены специальные толстые плёнки с гладкой поверхностью. При этом инфракрасные спектры этих плёнок не отличались от исходного порошка.
Облучение плёнок проводилось в условиях сверхвысокого вакуума (3×10-10 мбар) в камере рентгеновского фотоэлектронного спектрометра Specs PHOIBOS 150 MCD9. Рентгеновский источник работал на мощности 150 Вт, а время облучения достигало 300 минут — это значительно превышает необходимое время для получения РФЭС-спектра. Такой подход позволил осуществить контроль за изменением состава поверхности NaAlg прямо в процессе облучения.
«Альгинат натрия входит в состав многих продуктов, которые могут использоваться в космических полётах. Понимание того, как материал реагирует на рентгеновское облучение, может иметь практическую ценность для разработки безопасных и устойчивых к космическому излучению пищевых продуктов для астронавтов», — заключил Евгений Кабачков.