Vedci získajú magnetický nanoprášok za 6Technológia G
Newswise - Materiáloví vedci vyvinuli rýchlu metódu výroby epsilon oxidu železa a preukázali jej prísľub pre komunikačné zariadenia novej generácie. Jeho vynikajúce magnetické vlastnosti z neho robia jeden z najžiadanejších materiálov, ako napríklad pre nadchádzajúcu generáciu komunikačných zariadení 6G a pre odolný magnetický záznam. Práca bola publikovaná v Journal of Materials Chemistry C, časopise Royal Society of Chemistry. Oxid železitý (III) je jedným z najrozšírenejších oxidov na Zemi. Väčšinou sa vyskytuje ako minerál hematit (alebo alfa oxid železa, α-Fe2O3). Ďalšou stabilnou a bežnou modifikáciou je maghemit (alebo gama modifikácia, γ-Fe2O3). Prvý je široko používaný v priemysle ako červený pigment a druhý ako magnetické záznamové médium. Tieto dve modifikácie sa líšia nielen kryštalickou štruktúrou (alfa-oxid železa má hexagonálnu syngóniu a gama-oxid železa má kubickú syngóniu), ale aj magnetickými vlastnosťami. Okrem týchto foriem oxidu železitého (III) existujú exotickejšie modifikácie ako epsilon-, beta-, zeta- a dokonca sklovité. Najatraktívnejšou fázou je epsilon oxid železa, ε-Fe2O3. Táto modifikácia má extrémne vysokú koercitívnu silu (schopnosť materiálu odolávať vonkajšiemu magnetickému poľu). Pevnosť dosahuje pri izbovej teplote 20 kOe, čo je porovnateľné s parametrami magnetov na báze drahých prvkov vzácnych zemín. Okrem toho materiál absorbuje elektromagnetické žiarenie v subterahertzovom frekvenčnom rozsahu (100-300 GHz) účinkom prirodzenej feromagnetickej rezonancie. Frekvencia takejto rezonancie je jedným z kritérií pre použitie materiálov v bezdrôtových komunikačných zariadeniach - 4G štandard používa megahertz a 5G používa desiatky gigahertzov. Existujú plány na využitie sub-terahertzového rozsahu ako pracovného rozsahu v bezdrôtovej technológii šiestej generácie (6G), ktorá sa pripravuje na aktívne zavedenie do našich životov od začiatku 30. rokov 20. storočia. Výsledný materiál je vhodný na výrobu konvertorových jednotiek alebo obvodov absorbérov pri týchto frekvenciách. Napríklad použitím kompozitných nanopráškov ε-Fe2O3 bude možné vyrobiť farby, ktoré pohlcujú elektromagnetické vlny a tým chránia miestnosti pred vonkajšími signálmi a chránia signály pred zachytením zvonku. Samotný ε-Fe2O3 je možné použiť aj v prijímacích zariadeniach 6G. Epsilon oxid železa je extrémne zriedkavá a ťažko získateľná forma oxidu železa. Dnes sa vyrába vo veľmi malých množstvách, pričom samotný proces trvá aj mesiac. To samozrejme vylučuje jeho široké uplatnenie. Autori štúdie vyvinuli metódu zrýchlenej syntézy epsilon oxidu železitého schopnú skrátiť čas syntézy na jeden deň (to znamená uskutočniť celý cyklus viac ako 30-krát rýchlejšie!) a zvýšiť množstvo výsledného produktu. . Technika sa jednoducho reprodukuje, je lacná a dá sa ľahko implementovať v priemysle a materiály potrebné na syntézu – železo a kremík – patria medzi najrozšírenejšie prvky na Zemi. "Hoci fáza epsilon-oxid železa bola získaná v čistej forme pomerne dávno, v roku 2004, stále nenašla priemyselné uplatnenie pre zložitosť svojej syntézy, napríklad ako médium pre magnetický - záznam. Podarilo sa nám zjednodušiť technológie výrazne,“ hovorí Evgeny Gorbačov, doktorand na Katedre materiálových vied Moskovskej štátnej univerzity a prvý autor práce. Kľúčom k úspešnej aplikácii materiálov s rekordnými vlastnosťami je výskum ich základných fyzikálnych vlastností. Bez hĺbkového štúdia môže byť materiál na dlhé roky nezaslúžene zabudnutý, ako sa to už viackrát v histórii vedy stalo. Bol to tandem materiálových vedcov z Moskovskej štátnej univerzity, ktorí zlúčeninu syntetizovali, a fyzikov z MIPT, ktorí ju podrobne študovali, vďaka čomu bol vývoj úspešný.
Čas odoslania: 28. júna 2021