Naučnici dobijaju magnetni nanoprah za 6G tehnologija
Vijesti — Naučnici koji se bave materijalima razvili su brzu metodu za proizvodnju epsilon željeznog oksida i pokazali njegov potencijal za komunikacijske uređaje sljedeće generacije. Njegova izvanredna magnetska svojstva čine ga jednim od najpoželjnijih materijala, kao što je to slučaj sa nadolazećom 6G generacijom komunikacijskih uređaja i za trajno magnetsko snimanje. Rad je objavljen u časopisu Journal of Materials Chemistry C, časopisu Kraljevskog hemijskog društva. Željezni oksid (III) je jedan od najrasprostranjenijih oksida na Zemlji. Uglavnom se nalazi kao mineral hematit (ili alfa željezni 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 se razlikuju ne samo po kristalnoj strukturi (alfa-željezni oksid ima heksagonalnu singoniju, a gama-željezni oksid ima kubnu singoniju) već i po magnetskim svojstvima. Pored ovih oblika željeznog oksida (III), postoje i egzotičnije modifikacije kao što su epsilon-, beta-, zeta-, pa čak i staklaste. Najatraktivnija faza je epsilon željezni oksid, ε-Fe2O3. Ova modifikacija ima izuzetno visoku koercitivnu silu (sposobnost materijala da se odupre vanjskom magnetskom polju). Čvrstoća dostiže 20 kOe na sobnoj temperaturi, što je uporedivo s parametrima magneta baziranih na skupim rijetkozemnim elementima. Nadalje, materijal apsorbira elektromagnetsko zračenje u subterahercnom frekventnom opsegu (100-300 GHz) putem efekta prirodne feromagnetne rezonancije. Frekvencija takve rezonancije jedan je od kriterija za upotrebu materijala u bežičnim komunikacijskim uređajima – 4G standard koristi megaherce, a 5G desetine gigaherca. Postoje planovi da se subterahercni opseg koristi kao radni opseg u bežičnoj tehnologiji šeste generacije (6G), koja se priprema za aktivno uvođenje u naše živote od početka 2030-ih. Dobiveni materijal je pogodan za proizvodnju pretvaračkih jedinica ili apsorbirajućih kola na ovim frekvencijama. Na primjer, korištenjem kompozitnih ε-Fe2O3 nanoprahova bit će moguće napraviti boje koje apsorbiraju elektromagnetske valove i na taj način 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 je izuzetno 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 je sposobna smanjiti vrijeme sinteze na jedan dan (to jest, 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 - spadaju među najzastupljenije elemente na Zemlji. „Iako je faza epsilon-željezo oksida dobijena u čistom obliku relativno davno, 2004. godine, ona još uvijek nije pronašla industrijsku primjenu zbog složenosti njene sinteze, na primjer kao medij za magnetsko snimanje. Uspjeli smo znatno pojednostaviti tehnologiju“, kaže Jevgenij Gorbačov, doktorand na Odsjeku za nauku o materijalima Moskovskog državnog univerziteta i prvi autor rada. Ključ uspješne primjene materijala s rekordnim karakteristikama je istraživanje njihovih fundamentalnih fizičkih svojstava. Bez dubinskog proučavanja, materijal bi mogao biti nezasluženo zaboravljen dugi niz godina, kao što se to više puta dogodilo u historiji nauke. Upravo je tandem naučnika za materijale s Moskovskog državnog univerziteta, koji su sintetizirali spoj, i fizičara s MIPT-a, koji su ga detaljno proučavali, doprinio uspjehu ovog razvoja.
Vrijeme objave: 04.07.2022. 