Наночастицы гидроксиапатита являются потенциальной матрицей для допирования и получения биосовместимых, мультифункциональных и экологичных пигментов, которые можно применять в косметической промышленности (помады, румяна, тени, пудры, консилеры, солнцезащитные средства и т.п.).
К настоящему моменту не вызывает сомнений, что особенности взаимодействия неорганических пигментов со светом (и в конечном итоге их колористические параметры) обусловлены их зонной структурой, которая зависит от природы материала, размеров и формы составляющих его частиц, природы и концентрации допанта. Регулирование данных параметров позволит получить пигменты с заданными характеристиками; проект направление на установление данной зависимости.
Для регулирования размера и формы допированных наночастиц перспективно использовать процесс ориентированного присоединения, который представляет собой неклассический механизм формирования наночастиц, основанный на процессах самоорганизации первичных блоков (структуру которых можно установить) и их последующем срастании в гидротермальных условиях. Несмотря на его активное изучение в последнее время, потенциал этого метода для получения объектов с заданным размерами и формой остается полностью не раскрытым, особенно для гидроксиапатита. В цели проекта входит тщательное изучение закономерностей формирования наночастиц по данному механизму, что позволит в будущем целенаправленно использовать его при производстве наноматериалов.
Проект направлен на разработку методологии управления процессом самосборки наночастиц (механизм ориентированного присоединения) в гидротермальных условиях с целью получения допированных наночастиц гидроксиапатита с необходимыми колористическими и физико-химическими характеристиками, позволяющими использовать их как мультифункциональные пигменты. В качестве допантов будут использоваться ионы железа в степени окисления 2 и 3 и хром в степени окисления 3 как наиболее биосовместимые допанты, которые при этом позволяют получить две основные для экокосметики палитры – желто-красную и зеленую.
В ходе выполнения проекта будет проведено:
• Изучение механизма ориентированного присоединения первичных блоков с различным составом поверхности и иными параметрами с целью выявления закономерностей данного процесса;
• Определение положения допанта в структуре матрицы, квантово-химическое описание зонной структуры и плотности состояний с использованием оригинального подхода, разработанного заявителем, экспериментальное определение энергий прямых и непрямых переходов, моделирование состава поверхности наночастиц;
• Установление взаимосвязи между условиями инициирования процесса ориентированного присоединения (температура и состав реакционной среды) и параметрами первичных и конечных наночастиц;
• Исследование колористических свойств полученных образцов с использованием протокола, разработанного под руководством заявителя, в том числе включающего регистрацию спектров поглощения и отражения;
• Установление взаимосвязи между параметрами цвета пигмента, полученными по модели RGB, и морфологическими и структурными параметрами наночастиц;
• Оценка экологичности разработанного метода синтеза пигмента.
• Апробация полученных пигментов как компонентом помады и тонального крема.
Новизна данной работы заключается в выдвинутой гипотезе о возможности регулирования колористических свойств пигментов путем варьирования структурных параметров исходных блоков и состава реакционной среды в методе ориентированного присоединения, а также в тщательном изучении взаимосвязи между параметрами наночастиц и параметрами цвета полученных пигментов, что позволит с новой точки зрения взглянуть на уже существующие наноматериалы и откроет возможности улучшения их свойств. Создание комплексного подхода, описывающего взаимосвязи между колористическими свойствами и условиями синтеза позволит привнести научно обоснованные методики в промышленное производство.
