Los científicos obtienen nanopolvo magnético para 6Tecnología G
Newswise — Los científicos de materiales han desarrollado un método rápido para producir óxido de hierro épsilon y demostraron su promesa para los dispositivos de comunicaciones de próxima generación. Sus excepcionales propiedades magnéticas lo convierten en uno de los materiales más codiciados, por ejemplo para la próxima generación de dispositivos de comunicación 6G y para grabaciones magnéticas duraderas. El trabajo fue publicado en el Journal of Materials Chemistry C, una revista de la Royal Society of Chemistry. El óxido de hierro (III) es uno de los óxidos más extendidos en la Tierra. Se encuentra principalmente como mineral hematita (u óxido de hierro alfa, α-Fe2O3). Otra modificación estable y común es la maghemita (o modificación gamma, γ-Fe2O3). El primero se utiliza ampliamente en la industria como pigmento rojo y el segundo como medio de grabación magnético. Las dos modificaciones difieren no sólo en la estructura cristalina (el óxido de hierro alfa tiene singonía hexagonal y el óxido de hierro gamma tiene singonía cúbica), sino también en las propiedades magnéticas. Además de estas formas de óxido de hierro (III), existen modificaciones más exóticas como épsilon-, beta-, zeta- e incluso vítreo. La fase más atractiva es el óxido de hierro épsilon, ε-Fe2O3. Esta modificación tiene una fuerza coercitiva extremadamente alta (la capacidad del material para resistir un campo magnético externo). La fuerza alcanza los 20 kOe a temperatura ambiente, lo que es comparable a los parámetros de los imanes basados en costosos elementos de tierras raras. Además, el material absorbe radiación electromagnética en el rango de frecuencia subterahercio (100-300 GHz) mediante el efecto de resonancia ferromagnética natural. La frecuencia de dicha resonancia es uno de los criterios para el uso de materiales en dispositivos de comunicación inalámbricos: el 4G. El estándar utiliza megahercios y el 5G utiliza decenas de gigahercios. Hay planes para utilizar el rango de subterahercios como rango de trabajo en la tecnología inalámbrica de sexta generación (6G), que se está preparando para su introducción activa en nuestras vidas a partir de principios de la década de 2030. El material resultante es adecuado para la producción de unidades convertidoras o circuitos absorbentes a estas frecuencias. Por ejemplo, con el uso de nanopolvos compuestos de ε-Fe2O3 se podrán fabricar pinturas que absorban las ondas electromagnéticas y protejan así los espacios de señales extrañas y protejan las señales de la interceptación desde el exterior. El propio ε-Fe2O3 también se puede utilizar en dispositivos de recepción 6G. El óxido de hierro Epsilon es una forma de óxido de hierro extremadamente rara y difícil de obtener. Hoy en día se produce en cantidades muy pequeñas y el proceso en sí dura hasta un mes. Esto, por supuesto, descarta su aplicación generalizada. Los autores del estudio desarrollaron un método de síntesis acelerada de óxido de hierro épsilon capaz de reducir el tiempo de síntesis a un día (es decir, ¡realizar un ciclo completo más de 30 veces más rápido!) y aumentar la cantidad del producto resultante. . La técnica es sencilla de reproducir, barata y puede implementarse fácilmente en la industria, y los materiales necesarios para la síntesis (hierro y silicio) se encuentran entre los elementos más abundantes de la Tierra. "Aunque la fase de óxido de hierro épsilon se obtuvo en forma pura hace relativamente mucho tiempo, en 2004, debido a la complejidad de su síntesis todavía no ha encontrado una aplicación industrial, por ejemplo como medio para la grabación magnética. Hemos logrado simplificar la tecnología considerablemente", afirma Evgeny Gorbachev, estudiante de doctorado en el Departamento de Ciencias de los Materiales de la Universidad Estatal de Moscú y primer autor del trabajo. La clave para una aplicación exitosa de materiales con características récord es la investigación de sus propiedades físicas fundamentales. Sin un estudio en profundidad, el material puede quedar inmerecidamente olvidado durante muchos años, como ha sucedido más de una vez en la historia de la ciencia. Fue el tándem de científicos de materiales de la Universidad Estatal de Moscú, que sintetizaron el compuesto, y físicos del MIPT, que lo estudiaron en detalle, lo que hizo que el desarrollo fuera un éxito.
Hora de publicación: 28 de junio de 2021