Naučnici su dobili magnetni nanoprašak za 6G Technology
Vijesti — Naučnici o materijalima razvili su brzu metodu za proizvodnju epsilon željeznog oksida i demonstrirali obećanje za komunikacijske uređaje sljedeće generacije. Njegova izvanredna magnetna svojstva čine ga jednim od najpoželjnijih materijala, kao što je za nadolazeću 6G generaciju komunikacijskih uređaja i za izdržljivo magnetsko snimanje. Rad je objavljen u časopisu Journal of Materials Chemistry C, časopisu Royal Society of Chemistry. Gvozdeni oksid (III) je jedan od najrasprostranjenijih oksida na Zemlji. Uglavnom se nalazi kao mineral hematit (ili alfa željezni oksid, α-Fe2O3). Druga stabilna i uobičajena modifikacija je magemit (ili gama modifikacija, γ-Fe2O3). Prvi se široko koristi u industriji kao crveni pigment, a drugi kao magnetni medij za snimanje. Dve modifikacije se razlikuju ne samo po kristalnoj strukturi (alfa-gvožđe oksid ima heksagonalnu singoniju, a gama-gvožđe oksid ima kubičnu singoniju), već i magnetnim svojstvima. Pored ovih oblika željeznog oksida (III), postoje još egzotične modifikacije kao što su epsilon-, beta-, zeta-, pa čak i staklast. Najatraktivnija faza je epsilon željezni oksid, ε-Fe2O3. Ova modifikacija ima izuzetno visoku koercitivnu silu (sposobnost materijala da se odupre vanjskom magnetskom polju). Snaga dostiže 20 kOe na sobnoj temperaturi, što je uporedivo s parametrima magneta baziranih na skupim elementima rijetkih zemalja. Nadalje, materijal apsorbira elektromagnetno zračenje u subterahercnom frekvencijskom opsegu (100-300 GHz) kroz efekat prirodne feromagnetne rezonancije. Frekvencija takve rezonancije jedan je od kriterija za korištenje materijala u bežičnim komunikacijskim uređajima - 4G standard koristi megaherce, a 5G koristi desetine gigaherca. Postoje planovi da se subteraherc opseg koristi kao radni opseg u bežičnoj tehnologiji šeste generacije (6G), koja se priprema za aktivno uvođenje u naše živote od ranih 2030-ih. Dobijeni materijal je pogodan za proizvodnju pretvaračkih jedinica ili apsorberskih kola na ovim frekvencijama. Na primjer, korištenjem kompozitnih ε-Fe2O3 nanoprašaka bit će moguće napraviti boje koje apsorbiraju elektromagnetne valove i na taj način štite prostorije od stranih signala, te štite signale od presretanja izvana. Sam ε-Fe2O3 se takođe može koristiti u 6G prijemnim uređajima. Epsilon željezni oksid je izuzetno rijedak i težak oblik željeznog oksida. Danas se proizvodi u vrlo malim količinama, a sam proces traje i do mjesec dana. To, naravno, isključuje njegovu široku primjenu. Autori studije razvili su metodu za ubrzanu sintezu epsilon željeznog oksida koja može smanjiti vrijeme sinteze na jedan dan (odnosno, provesti cijeli ciklus više od 30 puta brže!) i povećati količinu dobivenog proizvoda. . Tehnika je jednostavna za reprodukciju, jeftina i lako se može primijeniti u industriji, a materijali potrebni za sintezu - željezo i silicijum - među najzastupljenijim su elementima na Zemlji. „Iako je faza epsilon-gvozdenog oksida dobijena u čistom obliku relativno davno, 2004. godine, još uvek nije našla industrijsku primenu zbog složenosti svoje sinteze, na primer kao medij za magnetno snimanje. Uspeli smo da pojednostavimo tehnologija znatno", kaže Evgenij Gorbačov, doktorand na Odseku za nauke o materijalima na Moskovskom državnom univerzitetu i prvi autor dela. Ključ uspješne primjene materijala s rekordnim karakteristikama je istraživanje njihovih osnovnih fizičkih svojstava. Bez dubljeg proučavanja, materijal može biti nezasluženo zaboravljen dugi niz godina, kao što se dogodilo više puta u istoriji nauke. Upravo je tandem naučnika za materijale na Moskovskom državnom univerzitetu, koji je sintetizirao jedinjenje, i fizičara sa MIPT-a, koji su ga detaljno proučavali, učinio razvoj uspješnim.
Vrijeme objave: Jun-28-2021