Mokslininkai gauna magnetinių nanomiltelių už 6G technologija
Medžiagų mokslininkai sukūrė greitą epsilono geležies oksido gamybos metodą ir pademonstravo jo pažadą naujos kartos ryšių įrenginiams. Dėl išskirtinių magnetinių savybių jis yra viena geidžiamiausių medžiagų, pavyzdžiui, būsimos kartos 6G ryšio prietaisams ir patvariam magnetiniam įrašymui. Darbas buvo paskelbtas Karališkosios chemijos draugijos žurnale „Journal of Materials Chemistry C“. Geležies oksidas (III) yra vienas iš labiausiai paplitusių oksidų Žemėje. Jis dažniausiai randamas kaip mineralinis hematitas (arba alfa geležies oksidas, α-Fe2O3). Kita stabili ir paplitusi modifikacija yra maghemitas (arba gama modifikacija, γ-Fe2O3). Pirmasis yra plačiai naudojamas pramonėje kaip raudonas pigmentas, o antrasis - kaip magnetinė įrašymo terpė. Šios dvi modifikacijos skiriasi ne tik kristaline struktūra (alfa-geležies oksidas turi šešiakampę singoniją, o gama-geležies oksidas turi kubinę singoniją), bet ir magnetinėmis savybėmis. Be šių geležies oksido (III) formų, yra ir daugiau egzotiškų modifikacijų, tokių kaip epsilon-, beta-, zeta- ir net stiklinė. Patraukliausia fazė yra epsilono geležies oksidas, ε-Fe2O3. Ši modifikacija turi itin didelę priverstinę jėgą (medžiagos gebėjimą atsispirti išoriniam magnetiniam laukui). Stiprumas kambario temperatūroje siekia 20 kOe, o tai prilygsta brangių retųjų žemių elementų pagrindu pagamintų magnetų parametrams. Be to, medžiaga sugeria elektromagnetinę spinduliuotę subteraherciniame dažnių diapazone (100–300 GHz) dėl natūralaus feromagnetinio rezonanso poveikio. Tokio rezonanso dažnis yra vienas iš kriterijų, taikomų medžiagų panaudojimui belaidžio ryšio įrenginiuose – 4G. standartas naudoja megahercų, o 5G naudoja dešimtis gigahercų. Šeštosios kartos (6G) bevielėje technologijoje, kuri ruošiama aktyviai diegti mūsų gyvenime nuo 2030-ųjų pradžios, planuojama naudoti subterahercinį diapazoną kaip darbo diapazoną. Gauta medžiaga yra tinkama gaminti konvertuojančius įrenginius arba sugėrimo grandines šiais dažniais. Pavyzdžiui, naudojant kompozitinius ε-Fe2O3 nanomiltelius bus galima pagaminti dažus, kurie sugeria elektromagnetines bangas ir taip apsaugo patalpas nuo pašalinių signalų, o signalus apsaugo nuo perėmimo iš išorės. Pats ε-Fe2O3 taip pat gali būti naudojamas 6G priėmimo įrenginiuose. Epsilono geležies oksidas yra labai reta ir sunkiai gaunama geležies oksido forma. Šiandien jo gaminama labai mažais kiekiais, o pats procesas užtrunka iki mėnesio. Tai, žinoma, atmeta jo platų taikymą. Tyrimo autoriai sukūrė pagreitintos epsilono geležies oksido sintezės metodą, galintį sutrumpinti sintezės laiką iki vienos paros (ty atlikti visą ciklą daugiau nei 30 kartų greičiau!) ir padidinti gaunamo produkto kiekį. . Šią techniką paprasta atgaminti, ji pigi ir lengvai pritaikoma pramonėje, o sintezei reikalingos medžiagos – geležis ir silicis – yra vieni iš gausiausių elementų Žemėje. „Nors epsilono-geležies oksido fazė gryna forma buvo gauta palyginti seniai, 2004 m., dėl sudėtingos sintezės ji vis dar nebuvo pritaikyta pramonėje, pavyzdžiui, kaip magnetinio įrašymo terpė. Mums pavyko gerokai supaprastinti technologiją“, – sako Jevgenijus Gorbačiovas, Maskvos valstybinio universiteto Medžiagų mokslų katedros doktorantas ir pirmasis darbo autorius. Raktas į sėkmingą medžiagų, turinčių rekordines charakteristikas, panaudojimą yra jų pagrindinių fizinių savybių tyrimas. Be giluminio tyrimo medžiaga gali būti nepelnytai užmiršta daugelį metų, kaip tai nutiko ne kartą mokslo istorijoje. Būtent Maskvos valstybinio universiteto medžiagų mokslininkų tandemas, kuris susintetino junginį, ir MIPT fizikų, kurie jį išsamiai ištyrė, lėmė kūrimą.
Paskelbimo laikas: 2022-04-04 