Forskare får magnetisk nanopowder för 6G -teknik
NEWSWISE-Materialforskare har utvecklat en snabb metod för att producera Epsilon-järnoxid och demonstrerat sitt löfte om nästa generations kommunikationsenheter. Dess enastående magnetiska egenskaper gör det till ett av de mest eftertraktade materialen, till exempel för den kommande 6G -generationen av kommunikationsenheter och för hållbar magnetisk inspelning. Arbetet publicerades i Journal of Materials Chemistry C, A Journal of the Royal Society of Chemistry. Järnoxid (III) är en av de mest utbredda oxiderna på jorden. Det finns mestadels som mineralhematiten (eller alfa-järnoxid, a-FE2O3). En annan stabil och vanlig modifiering är maghemit (eller gammamodifiering, y-FE2O3). Den förstnämnda används allmänt i industrin som rött pigment och det senare som ett magnetinspelningsmedium. De två modifieringarna skiljer sig inte bara i kristallin struktur (alfa-järnoxid har hexagonal syngononi och gammasjärnoxid har kubisk syngonony) utan också i magnetiska egenskaper. Förutom dessa former av järnoxid (III) finns det mer exotiska modifieringar såsom epsilon-, beta-, zeta- och till och med glasartat. Den mest attraktiva fasen är epsilon järnoxid, e-FE2O3. Denna modifiering har en extremt hög tvångskraft (materialets förmåga att motstå ett yttre magnetfält). Styrkan når 20 Koe vid rumstemperatur, vilket är jämförbart med parametrarna för magneter baserade på dyra sällsynta jordelement. Vidare absorberar materialet elektromagnetisk strålning i frekvensområdet underterrahertz (100-300 GHz) genom effekten av naturliga ferromagnetiska resonans. Frekvensen för sådan resonans är en av kriterierna för användning av material i trådlösa kommunikationsenheter-4G-standarden använder megahertz och 5G använder Tens of Gigahert. Det finns planer på att använda Sub-Stahertz-sortimentet som ett arbetsområde inom den sjätte generationen (6G) trådlös teknik, som förbereds för aktiv introduktion i våra liv från början av 2030-talet. Det resulterande materialet är lämpligt för produktion av konverteringsenheter eller absorberkretsar vid dessa frekvenser. Genom att använda komposit ε-FE2O3-nanopowder kommer det till exempel att vara möjligt att göra färger som absorberar elektromagnetiska vågor och därmed sköldrum från främmande signaler och skyddar signaler från avlyssning från utsidan. Själva e-FE2O3 kan också användas i 6G-mottagningsenheter. Epsilon järnoxid är en extremt sällsynt och svår form av järnoxid att erhålla. Idag produceras den i mycket små mängder, med själva processen som tar upp till en månad. Detta utesluter naturligtvis dess utbredda tillämpning. Författarna till studien utvecklade en metod för accelererad syntes av epsilonjärnoxid som kan reducera syntestiden till en dag (det vill säga att utföra en full cykel på mer än 30 gånger snabbare!) Och öka mängden av den resulterande produkten. Tekniken är enkel att reproducera, billigt och kan enkelt implementeras i industrin, och de material som krävs för syntesen - järn och kisel - är bland de vanligaste elementen på jorden. "Även om epsilon -järnoxidfasen erhölls i ren form för relativt länge sedan, 2004, har den fortfarande inte hittat industriell tillämpning på grund av komplexiteten i sin syntes, till exempel som ett medium för magnetiska inspelningar. Vi har lyckats förenkla tekniken avsevärt," säger Evgeny Gorbachev, en doktorand i avdelningen för materiella vetenskaper på Moscow State och den första arbetet och den första arbetet. Nyckeln till framgångsrik tillämpning av material med rekordbrytande egenskaper är forskning om deras grundläggande fysiska egenskaper. Utan djupgående studie kan materialet obesvarat i många år, som har hänt mer än en gång i vetenskapens historia. Det var tandemet för materialforskare vid Moskva State University, som syntetiserade föreningen, och fysiker vid MIPT, som studerade det i detalj, vilket gjorde utvecklingen till en framgång.
Posttid: juni-28-2021