A tudósok mágneses nanoport kapnak 6-értG technológia
Newswise – Anyagkutatók kifejlesztettek egy gyors módszert az epszilon-vas-oxid előállítására, és bebizonyították, hogy ez ígéretes a következő generációs kommunikációs eszközök számára. Kiemelkedő mágneses tulajdonságai miatt az egyik legkeresettebb anyag, például a kommunikációs eszközök közelgő 6G generációjához és a tartós mágneses rögzítéshez. A munkát a Journal of Materials Chemistry C című folyóiratban tették közzé, a Royal Society of Chemistry folyóiratában. A vas-oxid (III) az egyik legelterjedtebb oxid a Földön. Leginkább hematit ásványként (vagy alfa-vas-oxidként, α-Fe2O3ként) található meg. Egy másik stabil és elterjedt módosulat a maghemit (vagy gamma módosulat, γ-Fe2O3). Az előbbit széles körben használják az iparban vörös pigmentként, az utóbbit pedig mágneses rögzítési közegként. A két módosítás nemcsak kristályszerkezetében (az alfa-vas-oxid hatszögletű, a gamma-vas-oxid köbös szingóniájú), hanem mágneses tulajdonságaiban is különbözik egymástól. A vas-oxid (III) ezen formái mellett léteznek még egzotikusabb módosulatok is, mint például az epszilon-, béta-, zéta- és még üveges is. A legvonzóbb fázis az epszilon vas-oxid, az ε-Fe2O3. Ez a módosítás rendkívül nagy kényszerítő erővel rendelkezik (az anyag azon képessége, hogy ellenálljon a külső mágneses térnek). Szobahőmérsékleten a szilárdság eléri a 20 kOe-t, ami összevethető a drága ritkaföldfém elemekre épülő mágnesek paramétereivel. Ezenkívül az anyag a természetes ferromágneses rezonancia hatására elnyeli az elektromágneses sugárzást a terahertzes alatti frekvenciatartományban (100-300 GHz). Az ilyen rezonancia frekvenciája az egyik kritérium a vezeték nélküli kommunikációs eszközökben - a 4G-ben - történő anyagok használatához. a szabvány megahertzet, az 5G pedig több tíz gigahertzet használ. A tervek szerint a hatodik generációs (6G) vezeték nélküli technológiában a szub-terahertzes tartományt alkalmaznák munkatartományként, amely a 2030-as évek elejétől készül az aktív bevezetésre az életünkben. A kapott anyag alkalmas konvertáló egységek vagy abszorber áramkörök gyártására ezeken a frekvenciákon. Például kompozit ε-Fe2O3 nanoporok felhasználásával olyan festékeket lehet készíteni, amelyek elnyelik az elektromágneses hullámokat, és így megvédik a helyiségeket a külső jelektől, illetve megvédik a jeleket a kívülről érkező elfogástól. Maga az ε-Fe2O3 6G vevőkészülékekben is használható. Az epszilon vas-oxid a vas-oxid rendkívül ritka és nehezen beszerezhető formája. Ma már nagyon kis mennyiségben gyártják, maga a folyamat akár egy hónapig is eltarthat. Ez természetesen kizárja széleskörű alkalmazását. A tanulmány szerzői olyan módszert dolgoztak ki az epszilon vas-oxid felgyorsított szintézisére, amely képes a szintézis idejét egy napra csökkenteni (vagyis a teljes ciklust több mint 30-szor gyorsabban végrehajtani!) és növelni a keletkező termék mennyiségét. . A technika egyszerűen reprodukálható, olcsó és könnyen megvalósítható az iparban, a szintézishez szükséges anyagok - vas és szilícium - a Föld legelterjedtebb elemei közé tartoznak. "Bár az epszilon-vas-oxid fázist viszonylag régen, 2004-ben nyerték tiszta formában, szintézise bonyolultsága miatt még mindig nem találtak ipari alkalmazásra, például mágneses rögzítési médiumként. Sikerült egyszerűsíteni a technológia jelentős részét” – mondja Jevgenyij Gorbacsov, a Moszkvai Állami Egyetem Anyagtudományi Tanszékének PhD-hallgatója és a munka első szerzője. A rekord tulajdonságokkal rendelkező anyagok sikeres alkalmazásának kulcsa alapvető fizikai tulajdonságaik kutatása. Mélyreható tanulmányozás nélkül az anyag hosszú évekre méltatlanul feledésbe merülhet, ahogy az a tudománytörténetben nem egyszer előfordult. A Moszkvai Állami Egyetem anyagtudósaiból álló tandem szintetizálta a vegyületet és a MIPT fizikusaiból, akik részletesen tanulmányozták a fejlesztést.
Feladás időpontja: 2021. június 28