Cientistas obtêm nanopó magnético para 6Tecnologia G
Newswise – Cientistas de materiais desenvolveram um método rápido para produzir óxido de ferro épsilon e demonstraram sua promessa para dispositivos de comunicação de próxima geração. Suas excelentes propriedades magnéticas fazem dele um dos materiais mais cobiçados, como para a próxima geração de dispositivos de comunicação 6G e para gravação magnética durável. O trabalho foi publicado no Journal of Materials Chemistry C, um jornal da Royal Society of Chemistry. O óxido de ferro (III) é um dos óxidos mais difundidos na Terra. É encontrado principalmente como o mineral hematita (ou óxido de ferro alfa, α-Fe2O3). Outra modificação estável e comum é a maghemita (ou modificação gama, γ-Fe2O3). O primeiro é amplamente utilizado na indústria como pigmento vermelho e o segundo como meio de gravação magnética. As duas modificações diferem não apenas na estrutura cristalina (o óxido de ferro alfa tem singonia hexagonal e o óxido de ferro gama tem singonia cúbica), mas também nas propriedades magnéticas. Além dessas formas de óxido de ferro (III), existem modificações mais exóticas, como épsilon-, beta-, zeta- e até vítreo. A fase mais atrativa é o óxido de ferro épsilon, ε-Fe2O3. Esta modificação possui uma força coercitiva extremamente alta (a capacidade do material de resistir a um campo magnético externo). A força atinge 20 kOe à temperatura ambiente, o que é comparável aos parâmetros dos ímãs baseados em elementos caros de terras raras. Além disso, o material absorve radiação eletromagnética na faixa de frequência subterahertz (100-300 GHz) através do efeito da ressonância ferromagnética natural. A frequência dessa ressonância é um dos critérios para a utilização de materiais em dispositivos de comunicação sem fio - o 4G. o padrão usa megahertz e o 5G usa dezenas de gigahertz. Existem planos para usar a faixa subterahertz como faixa de trabalho na tecnologia sem fio de sexta geração (6G), que está sendo preparada para introdução ativa em nossas vidas a partir do início da década de 2030. O material resultante é adequado para a produção de unidades conversoras ou circuitos absorvedores nessas frequências. Por exemplo, usando nanopós compostos de ε-Fe2O3, será possível fazer tintas que absorvem ondas eletromagnéticas e, assim, proteger as salas de sinais estranhos e proteger os sinais da interceptação externa. O próprio ε-Fe2O3 também pode ser usado em dispositivos de recepção 6G. O óxido de ferro épsilon é uma forma extremamente rara e difícil de obter. Hoje é produzido em quantidades muito pequenas, e o processo em si leva até um mês. Isto, naturalmente, exclui a sua aplicação generalizada. Os autores do estudo desenvolveram um método de síntese acelerada de óxido de ferro épsilon capaz de reduzir o tempo de síntese para um dia (ou seja, realizar um ciclo completo mais de 30 vezes mais rápido!) e aumentar a quantidade do produto resultante . A técnica é simples de reproduzir, barata e de fácil implementação na indústria, e os materiais necessários para a síntese - ferro e silício - estão entre os elementos mais abundantes na Terra. “Embora a fase épsilon-óxido de ferro tenha sido obtida na forma pura há relativamente muito tempo, em 2004, ainda não encontrou aplicação industrial devido à complexidade de sua síntese, por exemplo, como meio de gravação magnética. consideravelmente a tecnologia", diz Evgeny Gorbachev, estudante de doutorado no Departamento de Ciências dos Materiais da Universidade Estadual de Moscou e primeiro autor do trabalho. A chave para a aplicação bem-sucedida de materiais com características recordes é a pesquisa sobre suas propriedades físicas fundamentais. Sem um estudo aprofundado, o material pode ser esquecido imerecidamente por muitos anos, como já aconteceu mais de uma vez na história da ciência. Foi o conjunto de cientistas de materiais da Universidade Estadual de Moscou, que sintetizou o composto, e de físicos do MIPT, que o estudaram detalhadamente, que tornou o desenvolvimento um sucesso.
Horário da postagem: 28 de junho de 2021