Znanstvenici dobivaju magnetski nanoprah za 6G tehnologija
Vijesti — Znanstvenici koji se bave materijalima razvili su brzu metodu za proizvodnju epsilon željezovog oksida i pokazali njegov potencijal za komunikacijske uređaje sljedeće generacije. Njegova izvanredna magnetska svojstva čine ga jednim od najpoželjnijih materijala, poput materijala 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. Željezov oksid (III) jedan je od najrasprostranjenijih 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). Prva se široko koristi u industriji kao crveni pigment, a druga kao magnetski medij za snimanje. Dvije modifikacije razlikuju se ne samo po kristalnoj strukturi (alfa-željezni oksid ima heksagonalnu singoniju, a gama-željezni oksid ima kubnu singoniju) već i po magnetskim svojstvima. Osim ovih oblika željeznog oksida (III), postoje i egzotičnije modifikacije poput epsilon-, beta-, zeta-, pa čak i staklaste. Najatraktivnija faza je epsilon željezov oksid, ε-Fe2O3. Ova modifikacija ima izuzetno visoku koercitivnu silu (sposobnost materijala da se odupre vanjskom magnetskom polju). Čvrstoća doseže 20 kOe na sobnoj temperaturi, što je usporedivo s parametrima magneta na bazi skupih rijetkozemnih elemenata. Nadalje, materijal apsorbira elektromagnetsko zračenje u subterahercnom frekvencijskom rasponu (100-300 GHz) djelovanjem prirodne feromagnetske rezonancije. Frekvencija takve rezonancije jedan je od kriterija za upotrebu materijala u bežičnim komunikacijskim uređajima – 4G standard koristi megaherce, a 5G desetke gigaherca. Postoje planovi za korištenje subterahercnog raspona kao radnog raspona u bežičnoj tehnologiji šeste generacije (6G), koja se priprema za aktivno uvođenje u naše živote od početka 2030-ih. Dobiveni materijal prikladan je za proizvodnju pretvaračkih jedinica ili apsorpcijskih krugova na tim frekvencijama. Na primjer, korištenjem kompozitnih ε-Fe2O3 nanoprahova bit će moguće izraditi boje koje apsorbiraju elektromagnetske valove i tako štite prostorije od vanjskih signala i štite signale od presretanja izvana. Sam ε-Fe2O3 može se koristiti i u 6G prijemnim uređajima. Epsilon željezov oksid izuzetno je rijedak i teško dostupan oblik željezovog oksida. 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 željezovog oksida koja može smanjiti vrijeme sinteze na jedan dan (odnosno, provesti puni ciklus više od 30 puta brže!) i povećati količinu dobivenog proizvoda. Tehnika je jednostavna za reprodukciju, jeftina i lako se primjenjuje u industriji, a materijali potrebni za sintezu - željezo i silicij - među najzastupljenijim su elementima na Zemlji. „Iako je faza epsilon-željezovog oksida dobivena u čistom obliku relativno davno, 2004. godine, još uvijek nije pronašla industrijsku primjenu zbog složenosti sinteze, na primjer kao medij za magnetsko snimanje. Uspjeli smo znatno pojednostaviti tehnologiju“, kaže Jevgenij Gorbačov, doktorand na Odjelu za znanost o materijalima Moskovskog državnog sveučilišta i prvi autor rada. Ključ uspješne primjene materijala s rekordnim karakteristikama je istraživanje njihovih temeljnih fizičkih svojstava. Bez dubinskog proučavanja, materijal bi mogao biti nezasluženo zaboravljen dugi niz godina, kao što se to više puta dogodilo 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, doprinio uspjehu razvoja.
Vrijeme objave: 04.07.2022. 