Oamenii de știință obțin nanopulbere magnetică pentru 6Tehnologie G
Newswise — Oamenii de știință specializați în materiale au dezvoltat o metodă rapidă de producere a oxidului de fier epsilon și au demonstrat potențialul acesteia pentru dispozitivele de comunicații de generație următoare. Proprietățile sale magnetice remarcabile îl fac unul dintre cele mai râvnite materiale, cum ar fi pentru viitoarea generație 6G de dispozitive de comunicații și pentru înregistrarea magnetică durabilă. Lucrarea a fost publicată în Journal of Materials Chemistry C, o revistă a Societății Regale de Chimie. Oxidul de fier (III) este unul dintre cei mai răspândiți oxizi de pe Pământ. Se găsește mai ales sub formă de hematit (sau oxid de fier alfa, α-Fe2O3). O altă modificare stabilă și comună este maghemita (sau modificarea gamma, γ-Fe2O3). Prima este utilizată pe scară largă în industrie ca pigment roșu, iar cea de-a doua ca mediu de înregistrare magnetică. Cele două modificări diferă nu numai prin structura cristalină (oxidul de fier alfa are singonie hexagonală, iar oxidul de fier gamma are singonie cubică), ci și prin proprietățile magnetice. Pe lângă aceste forme de oxid de fier (III), există modificări mai exotice, cum ar fi epsilon-, beta-, zeta- și chiar vitroase. Cea mai atractivă fază este oxidul de fier epsilon, ε-Fe2O3. Această modificare are o forță coercitivă extrem de mare (capacitatea materialului de a rezista unui câmp magnetic extern). Rezistența atinge 20 kOe la temperatura camerei, ceea ce este comparabil cu parametrii magneților pe bază de elemente scumpe de pământuri rare. În plus, materialul absoarbe radiațiile electromagnetice în intervalul de frecvență sub-terahertz (100-300 GHz) prin efectul rezonanței feromagnetice naturale. Frecvența unei astfel de rezonanțe este unul dintre criteriile pentru utilizarea materialelor în dispozitivele de comunicații wireless - standardul 4G utilizează megaherți, iar 5G utilizează zeci de gigaherți. Există planuri de utilizare a intervalului sub-terahertz ca interval de lucru în tehnologia wireless de a șasea generație (6G), care este pregătită pentru introducerea activă în viața noastră de la începutul anilor 2030. Materialul rezultat este potrivit pentru producerea de unități de conversie sau circuite de absorbție la aceste frecvențe. De exemplu, prin utilizarea nanopulberilor compozite ε-Fe2O3 va fi posibilă realizarea de vopsele care absorb undele electromagnetice și astfel protejează încăperile de semnalele străine și protejează semnalele de interceptarea din exterior. ε-Fe2O3 în sine poate fi utilizat și în dispozitive de recepție 6G. Oxidul de fier epsilon este o formă extrem de rară și dificil de obținut. Astăzi, este produs în cantități foarte mici, procesul în sine durând până la o lună. Acest lucru, desigur, exclude aplicarea sa pe scară largă. Autorii studiului au dezvoltat o metodă de sinteză accelerată a oxidului de fier epsilon, capabilă să reducă timpul de sinteză la o zi (adică să efectueze un ciclu complet de peste 30 de ori mai rapid!) și să crească cantitatea produsului rezultat. Tehnica este simplu de reprodus, ieftină și poate fi implementată cu ușurință în industrie, iar materialele necesare pentru sinteză - fierul și siliciul - sunt printre cele mai abundente elemente de pe Pământ. „Deși faza epsilon-oxid de fier a fost obținută în formă pură cu relativ mult timp în urmă, în 2004, aceasta încă nu și-a găsit aplicații industriale din cauza complexității sintezei sale, de exemplu ca mediu pentru înregistrare magnetică. Am reușit să simplificăm considerabil tehnologia”, spune Evgeny Gorbaciov, doctorand în cadrul Departamentului de Știința Materialelor de la Universitatea de Stat din Moscova și primul autor al lucrării. Cheia aplicării cu succes a materialelor cu caracteristici record este cercetarea proprietăților lor fizice fundamentale. Fără un studiu aprofundat, materialul poate fi uitat pe nedrept timp de mulți ani, așa cum s-a întâmplat de mai multe ori în istoria științei. Tandemul de oameni de știință specializați în materiale de la Universitatea de Stat din Moscova, care au sintetizat compusul, și fizicienii de la MIPT, care l-au studiat în detaliu, a făcut ca dezvoltarea să fie un succes.
Data publicării: 04 iulie 2022 