Znanstvenici dobili magnetski nanoprah za 6G Tehnologija
Newswise — Znanstvenici za materijale razvili su brzu metodu za proizvodnju epsilon željeznog oksida i pokazali obećanje za komunikacijske uređaje sljedeće generacije. Njegova izvanredna magnetska svojstva čine ga jednim od najpoželjnijih materijala, primjerice za nadolazeću 6G generaciju komunikacijskih uređaja i za trajno magnetsko snimanje. Rad je objavljen u časopisu Journal of Materials Chemistry C, časopisu Kraljevskog kemijskog društva. Željezni oksid (III) jedan je od najraširenijih oksida na Zemlji. Uglavnom se nalazi kao mineral hematit (ili alfa željezov oksid, α-Fe2O3). Druga stabilna i uobičajena modifikacija je maghemit (ili gama modifikacija, γ-Fe2O3). Prvi se široko koristi u industriji kao crveni pigment, a drugi kao magnetski medij za snimanje. Dvije se modifikacije razlikuju ne samo u kristalnoj strukturi (alfa-željezov oksid ima heksagonalnu singoniju, a gama-željezov oksid ima kubičnu singoniju), već i u magnetskim svojstvima. Osim ovih oblika željeznog oksida (III), postoje i egzotičnije modifikacije kao što su epsilon-, beta-, zeta-, pa čak i staklasti. Najatraktivnija faza je epsilon željezov oksid, ε-Fe2O3. Ova modifikacija ima izuzetno visoku koercitivnu silu (sposobnost materijala da se odupre vanjskom magnetskom polju). Snaga doseže 20 kOe na sobnoj temperaturi, što je usporedivo s parametrima magneta koji se temelje na skupim elementima rijetkih zemalja. Nadalje, materijal apsorbira elektromagnetsko zračenje u frekvencijskom području ispod teraherca (100-300 GHz) kroz učinak prirodne feromagnetske rezonancije. Frekvencija takve rezonancije jedan je od kriterija za korištenje materijala u bežičnim komunikacijskim uređajima – 4G. standard koristi megaherce, a 5G desetke gigaherca. Postoje planovi da se područje ispod teraherca koristi kao radni raspon u bežičnoj tehnologiji šeste generacije (6G), koja se priprema za aktivno uvođenje u naše živote od ranih 2030-ih. Dobiveni materijal prikladan je za proizvodnju jedinica za pretvaranje ili sklopova apsorbera na ovim frekvencijama. Na primjer, korištenjem kompozitnih ε-Fe2O3 nanoprahova bit će moguće napraviti boje koje apsorbiraju elektromagnetske valove i tako štite prostorije od vanjskih signala, te štite signale od presretanja izvana. Sam ε-Fe2O3 također se može koristiti u 6G prijemnim uređajima. Epsilon željezov oksid iznimno je rijedak i težak oblik željeznog oksida za dobivanje. Danas se proizvodi u vrlo malim količinama, a sam proces traje i do mjesec dana. To, naravno, isključuje njegovu široku primjenu. Autori studije razvili su metodu za ubrzanu sintezu epsilon željeznog oksida koja je sposobna smanjiti vrijeme sinteze na jedan dan (odnosno, provesti cijeli ciklus više od 30 puta brže!) i povećati količinu dobivenog produkta. . Tehnika je jednostavna za reprodukciju, jeftina i lako se može implementirati u industriji, a materijali potrebni za sintezu – željezo i silicij – među najzastupljenijim su elementima na Zemlji. “Iako je faza epsilon-željeznog oksida u čistom obliku dobivena relativno davno, 2004. godine, još uvijek nije našla industrijsku primjenu zbog složenosti svoje sinteze, primjerice kao medij za magnetsko – snimanje. Uspjeli smo značajno pojednostaviti tehnologiju,” kaže Evgeny Gorbachev, doktorand na Odsjeku za materijale na Moskovskom državnom sveučilištu i prvi autor rada. Ključ uspješne primjene materijala s rekordnim karakteristikama je istraživanje njihovih osnovnih fizikalnih svojstava. Bez dubljeg proučavanja materijal može biti nezasluženo zaboravljen dugi niz godina, kao što se dogodilo više puta u povijesti znanosti. Upravo je tandem znanstvenika za materijale s Moskovskog državnog sveučilišta, koji su sintetizirali spoj, i fizičara s MIPT-a, koji su ga detaljno proučavali, učinio razvoj uspješnim.
Vrijeme objave: 4. srpnja 2022 