Các nhà khoa học thu được bột nano từ tính cho 6 ngườiCông nghệ G
Newswise - Các nhà khoa học vật liệu đã phát triển một phương pháp nhanh chóng để sản xuất oxit sắt epsilon và thể hiện hứa hẹn của nó đối với các thiết bị liên lạc thế hệ tiếp theo. Đặc tính từ tính vượt trội của nó khiến nó trở thành một trong những vật liệu được thèm muốn nhất, chẳng hạn như cho thế hệ thiết bị liên lạc 6G sắp tới và để ghi từ tính bền bỉ. Công trình được công bố trên Tạp chí Hóa học Vật liệu C, tạp chí của Hiệp hội Hóa học Hoàng gia. Oxit sắt (III) là một trong những oxit phổ biến nhất trên Trái đất. Nó chủ yếu được tìm thấy dưới dạng khoáng chất hematit (hoặc oxit sắt alpha, α-Fe2O3). Một biến thể ổn định và phổ biến khác là maghemite (hoặc biến đổi gamma, γ-Fe2O3). Loại thứ nhất được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp như một chất màu đỏ, và loại thứ hai được sử dụng làm phương tiện ghi từ tính. Hai sửa đổi này không chỉ khác nhau về cấu trúc tinh thể (oxit sắt alpha có tính chất tổng hợp hình lục giác và oxit sắt gamma có tính chất tổng hợp hình khối) mà còn ở tính chất từ tính. Ngoài các dạng oxit sắt (III) này, còn có những biến thể kỳ lạ hơn như epsilon-, beta-, zeta-, và thậm chí cả thủy tinh. Pha hấp dẫn nhất là oxit sắt epsilon, ε-Fe2O3. Sự sửa đổi này có lực cưỡng bức cực cao (khả năng của vật liệu chống lại từ trường bên ngoài). Độ bền đạt 20 kOe ở nhiệt độ phòng, tương đương với các thông số của nam châm dựa trên các nguyên tố đất hiếm đắt tiền. Hơn nữa, vật liệu này còn hấp thụ bức xạ điện từ ở dải tần dưới terahertz (100-300 GHz) thông qua hiệu ứng cộng hưởng sắt từ tự nhiên. Tần số cộng hưởng như vậy là một trong những tiêu chí để sử dụng vật liệu trong các thiết bị liên lạc không dây - 4G tiêu chuẩn sử dụng megahertz và 5G sử dụng hàng chục gigahertz. Có kế hoạch sử dụng dải tần dưới terahertz làm dải hoạt động trong công nghệ không dây thế hệ thứ sáu (6G), công nghệ này đang được chuẩn bị đưa vào cuộc sống của chúng ta từ đầu những năm 2030. Vật liệu thu được phù hợp để sản xuất các bộ chuyển đổi hoặc mạch hấp thụ ở các tần số này. Ví dụ, bằng cách sử dụng bột nano ε-Fe2O3 tổng hợp, người ta có thể tạo ra các loại sơn hấp thụ sóng điện từ và do đó che chắn các phòng khỏi các tín hiệu bên ngoài, đồng thời bảo vệ tín hiệu khỏi bị chặn từ bên ngoài. Bản thân ε-Fe2O3 cũng có thể được sử dụng trong các thiết bị thu sóng 6G. Oxit sắt Epsilon là một dạng oxit sắt cực kỳ hiếm và khó thu được. Ngày nay, nó được sản xuất với số lượng rất nhỏ, quá trình này mất tới một tháng. Tất nhiên, điều này loại trừ khả năng ứng dụng rộng rãi của nó. Các tác giả của nghiên cứu đã phát triển một phương pháp tổng hợp nhanh epsilon oxit sắt có khả năng giảm thời gian tổng hợp xuống còn một ngày (nghĩa là thực hiện toàn bộ chu trình nhanh hơn 30 lần!) và tăng số lượng sản phẩm thu được. . Kỹ thuật này dễ tái tạo, rẻ tiền và có thể dễ dàng thực hiện trong công nghiệp, đồng thời các vật liệu cần thiết cho quá trình tổng hợp - sắt và silicon - nằm trong số những nguyên tố phổ biến nhất trên Trái đất. "Mặc dù pha epsilon-oxit sắt đã thu được ở dạng nguyên chất cách đây tương đối lâu, nhưng vào năm 2004, nó vẫn chưa được ứng dụng công nghiệp do sự phức tạp trong quá trình tổng hợp, ví dụ như làm phương tiện để ghi từ tính. Chúng tôi đã cố gắng đơn giản hóa Evgeny Gorbachev, nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Khoa Khoa học Vật liệu tại Đại học quốc gia Moscow và là tác giả đầu tiên của công trình, cho biết. Chìa khóa để ứng dụng thành công các vật liệu có đặc tính phá kỷ lục là nghiên cứu các đặc tính vật lý cơ bản của chúng. Nếu không nghiên cứu sâu, tài liệu có thể bị lãng quên trong nhiều năm, như đã từng xảy ra hơn một lần trong lịch sử khoa học. Chính sự hợp tác của các nhà khoa học vật liệu tại Đại học quốc gia Moscow, những người đã tổng hợp hợp chất, và các nhà vật lý tại MIPT, những người đã nghiên cứu nó một cách chi tiết, đã làm cho sự phát triển thành công.
Thời gian đăng: 28/06/2021