Научници добијају магнетни нанопрах за 6Г технологија
Вести — Научници који се баве материјалима развили су брзу методу за производњу епсилон гвожђе оксида и показали његов потенцијал за комуникационе уређаје следеће генерације. Његова изузетна магнетна својства чине га једним од најпожељнијих материјала, као што је то случај са предстојећом 6Г генерацијом комуникационих уређаја и за трајно магнетно снимање. Рад је објављен у часопису Journal of Materials Chemistry C, часопису Краљевског хемијског друштва. Гвожђе оксид (III) је један од најраспрострањенијих оксида на Земљи. Углавном се налази као минерал хематит (или алфа гвожђе оксид, α-Fe2O3). Још једна стабилна и уобичајена модификација је магхемит (или гама модификација, γ-Fe2O3). Прва се широко користи у индустрији као црвени пигмент, а друга као магнетни медијум за снимање. Две модификације се разликују не само по кристалној структури (алфа-гвожђе оксид има хексагоналну сингонију, а гама-гвожђе оксид има кубну сингонију) већ и по магнетним својствима. Поред ових облика гвожђе оксида (III), постоје и егзотичније модификације као што су епсилон-, бета-, зета-, па чак и стакласти. Најатрактивнија фаза је епсилон гвожђе оксид, ε-Fe2O3. Ова модификација има изузетно високу коерцитивну силу (способност материјала да се одупре спољашњем магнетном пољу). Јачина достиже 20 kOe на собној температури, што је упоредиво са параметрима магнета заснованих на скупим реткоземним елементима. Штавише, материјал апсорбује електромагнетно зрачење у субтерахерцном фреквентном опсегу (100-300 GHz) кроз ефекат природне феромагнетне резонанце. Фреквенција такве резонанције је један од критеријума за употребу материјала у бежичним комуникационим уређајима – 4G стандард користи мегахерце, а 5G десетине гигахерца. Постоје планови да се субтерахерцни опсег користи као радни опсег у бежичној технологији шесте генерације (6G), која се припрема за активно увођење у наше животе од почетка 2030-их. Добијени материјал је погодан за производњу конверторских јединица или апсорберских кола на овим фреквенцијама. На пример, коришћењем композитних ε-Fe2O3 нанопрахова биће могуће направити боје које апсорбују електромагнетне таласе и тако штите просторије од спољашњих сигнала и штите сигнале од пресретања споља. Сам ε-Fe2O3 се такође може користити у 6G пријемним уређајима. Епсилон гвожђе оксид је изузетно редак и тешко доступан облик гвожђе оксида. Данас се производи у веома малим количинама, а сам процес траје и до месец дана. То, наравно, искључује његову широку примену. Аутори студије развили су метод за убрзану синтезу епсилон гвожђе оксида који је способан да смањи време синтезе на један дан (то јест, да изврши пун циклус више од 30 пута брже!) и повећа количину добијеног производа. Техника је једноставна за репродукцију, јефтина и лако се примењује у индустрији, а материјали потребни за синтезу – гвожђе и силицијум – су међу најзаступљенијим елементима на Земљи. „Иако је фаза епсилон-гвожђе оксида добијена у чистом облику релативно давно, 2004. године, она још увек није нашла индустријску примену због сложености своје синтезе, на пример као медијум за магнетно снимање. Успели смо да знатно поједноставимо технологију“, каже Јевгениј Горбачов, докторант на Катедри за науку о материјалима Московског државног универзитета и први аутор рада. Кључ успешне примене материјала са рекордним карактеристикама је истраживање њихових фундаменталних физичких својстава. Без дубинског проучавања, материјал може бити незаслужено заборављен дуги низ година, као што се то више пута дешавало у историји науке. Успешан је био тандем научника за материјале са Московског државног универзитета, који су синтетизовали једињење, и физичара са МФТИ-а, који су га детаљно проучавали.
Време објаве: 04.07.2022. 