Навукоўцы атрымалі магнітны нанапарашок для 6G Тэхналогія
Newswise — навукоўцы-матэрыялісты распрацавалі хуткі метад атрымання эпсілон-аксіду жалеза і прадэманстравалі яго перспектыўнасць для прылад сувязі наступнага пакалення. Яго выдатныя магнітныя ўласцівасці робяць яго адным з самых жаданых матэрыялаў, напрыклад, для будучага пакалення прылад сувязі 6G і для трывалага магнітнага запісу. Праца была апублікаваная ў Journal of Materials Chemistry C, часопісе Каралеўскага хімічнага таварыства. Аксід жалеза (III) - адзін з самых распаўсюджаных аксідаў на Зямлі. У асноўным сустракаецца ў выглядзе мінерала гематыт (або альфа-аксід жалеза, α-Fe2O3). Іншая стабільная і распаўсюджаная мадыфікацыя - маггеміт (або гама-мадыфікацыя, γ-Fe2O3). Першы шырока выкарыстоўваецца ў прамысловасці ў якасці чырвонага пігмента, а другі - як магнітны носьбіт запісу. Дзве мадыфікацыі адрозніваюцца не толькі крышталічнай структурай (альфа-аксід жалеза мае гексагональную сингонию, а гама-аксід жалеза - кубічную), але і магнітнымі ўласцівасцямі. Акрамя гэтых формаў аксіду жалеза (III), існуюць і больш экзатычныя мадыфікацыі, такія як эпсілон-, бэта-, дзета- і нават шклопадобны. Найбольш прывабнай фазай з'яўляецца эпсілон-аксід жалеза, ε-Fe2O3. Гэтая мадыфікацыя валодае надзвычай высокай коэрцитивной сілай (здольнасцю матэрыялу супраціўляцца знешняга магнітнага поля). Трываласць дасягае 20 кЭ пры пакаёвай тэмпературы, што параўнальна з параметрамі магнітаў на аснове дарагіх рэдказямельных элементаў. Акрамя таго, матэрыял паглынае электрамагнітнае выпраменьванне ў субтэрагерцавым дыяпазоне частот (100-300 ГГц) праз эфект натуральнага ферамагнітнага рэзанансу. Частата такога рэзанансу з'яўляецца адным з крытэрыяў выкарыстання матэрыялаў у прыладах бесправадной сувязі - 4G. стандарт выкарыстоўвае мегагерцы, а 5G - дзясяткі гігагерц. Субтэрагерцавы дыяпазон плануецца выкарыстоўваць у якасці рабочага ў бесправадной тэхналогіі шостага пакалення (6G), якая рыхтуецца да актыўнага ўкаранення ў наша жыццё з пачатку 2030-х гадоў. Атрыманы матэрыял прыдатны для вытворчасці блокаў пераўтварэння або схем паглынальніка на гэтых частотах. Напрыклад, з дапамогай кампазітных нанапарашкоў ε-Fe2O3 можна будзе вырабляць фарбы, якія паглынаюць электрамагнітныя хвалі і такім чынам абараняюць памяшканні ад старонніх сігналаў і абараняюць сігналы ад перахопу звонку. Сам ε-Fe2O3 таксама можа выкарыстоўвацца ў прыладах прыёму 6G. Эпсілан-аксід жалеза - надзвычай рэдкая і цяжкадаступная форма аксіду жалеза. Сёння яго вырабляюць у вельмі невялікіх колькасцях, а сам працэс займае да месяца. Гэта, вядома, выключае яго шырокае прымяненне. Аўтары даследавання распрацавалі метад паскоранага сінтэзу эпсілон аксіду жалеза, які дазваляе скараціць час сінтэзу да аднаго дня (гэта значыць правесці поўны цыкл больш чым у 30 разоў хутчэй!) і павялічыць колькасць атрыманага прадукту. . Тэхніка простая ў прайграванні, танная і можа быць лёгка рэалізавана ў прамысловасці, а матэрыялы, неабходныя для сінтэзу - жалеза і крэмній - з'яўляюцца аднымі з самых распаўсюджаных элементаў на Зямлі. «Хоць эпсілон-жалезааксідная фаза была атрымана ў чыстым выглядзе адносна даўно, у 2004 годзе, яна да гэтага часу не знайшла прамысловага прымянення з-за складанасці яе сінтэзу, напрыклад, у якасці асяроддзя для магнітнага запісу. Нам удалося спрасціць тэхналогія значна», - кажа Яўген Гарбачоў, аспірант кафедры матэрыялазнаўства МДУ і першы аўтар працы. Залогам паспяховага прымянення матэрыялаў з рэкорднымі характарыстыкамі з'яўляюцца даследаванні іх фундаментальных фізічных уласцівасцяў. Без паглыбленага вывучэння матэрыял можа быць незаслужана забыты на доўгія гады, як гэта ўжо не раз бывала ў гісторыі навукі. Менавіта тандэм матэрыялазнаўцаў з Маскоўскага дзяржаўнага ўніверсітэта, які сінтэзаваў злучэнне, і фізікаў з МФТІ, якія дэталёва яго вывучылі, дазволіў распрацоўцы атрымаць поспех.
Час публікацыі: 28 чэрвеня 2021 г