Альгинат натрия (NaAlg) — это популярная пищевая добавка E401, известная своими уникальными свойствами. Для изучения влияния облучения рентгеновскими квантами с энергиями 1253,6 эВ и 1486,6 эВ на состав NaAlg были приготовлены специальные толстые пленки с гладкой поверхностью. Инфракрасные спектры этих пленок не отличались от исходного порошка, что положило начало исследованию.

Облучение пленок 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.

В ходе экспериментов было установлено, что продолжительное облучение приводит к деградации NaAlg, что проявляется в заметном снижении отношения кислорода к углероду (О/С). Впервые было отмечено образование карбонатных и алленовых групп при рентгеновском облучении. Карбонатные группы могут выступать в качестве концевых групп при разрывах полимерной цепи, а алленовые группы формируются из-за выхода молекул воды в газовую фазу. 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 желто-коричневый. В ИК-спектре пленки NaAlg, облученной в течение 300 минут, также была обнаружена полоса поглощения при 1910 см⁻¹, что обычно указывает на присутствие алленовых групп.

В заключение, установлено, что NaAlg заметно деградирует при облучении мягкими рентгеновскими квантами в условиях сверхвысокого вакуума. Поэтому рекомендуется: А) не использовать длительные экспозиции при съемке его РФЭС-спектров; Б) избегать контакта NaAlg с источниками ионизирующего излучения для сохранения его полезных свойств.

Исследование проведено коллективом авторов ФИЦ ПХФ и МХ РАН: Евгений Кабачков – Лаборатория инженерии материалов для твердотельных устройств, Сергей Баскаков и Юрий Шульга – Группа спектроскопии наноматериалов

при участии других центров исследований: Институт физики твердого тела им. В.О. Осипьяна РАН, Черноголовка, РФ

Kabachkov E.N. [1,2],Baskakov S.A.,Shulga Y.M. // Degradation of Polymer Films of Sodium Alginate during Prolonged Irradiation with X-ray under Ultra-High Vacuum //Polymers, v.16, N.14, p.2072, Aug. 2024

https://doi.org/10.3390/polym16142072

О данном исследовании опубликован обзор, подготовленный пресс-службой РАН, в рубрике “Исследования”

https://t.me/rasofficial/10359