Forskere får magnetisk nanopowder til 6G Teknologi
NEWSWISE-Materialeforskere har udviklet en hurtig metode til fremstilling af epsilon jernoxid og demonstreret dets løfte om næste generations kommunikationsenheder. Dens fremragende magnetiske egenskaber gør det til et af de mest eftertragtede materialer, såsom for den kommende 6G -generation af kommunikationsenheder og til holdbar magnetisk optagelse. Arbejdet blev offentliggjort i Journal of Materials Chemistry C, et tidsskrift for Royal Society of Chemistry. Jernoxid (III) er en af de mest udbredte oxider på jorden. Det findes for det meste som mineralhematit (eller alfa jernoxid, a-Fe2O3). En anden stabil og almindelig modifikation er Maghemite (eller gamma-modifikation, γ-Fe2O3). Førstnævnte er vidt brugt i industrien som et rødt pigment, og sidstnævnte som et magnetisk optagelsesmedium. De to modifikationer adskiller sig ikke kun i krystallinsk struktur (alfa-jernoxid har hexagonal syngony, og gamma-jernoxid har kubisk syngony), men også i magnetiske egenskaber. Ud over disse former for jernoxid (III) er der flere eksotiske ændringer såsom epsilon-, beta-, zeta- og endda glasagtige. Den mest attraktive fase er Epsilon-jernoxid, ε-Fe2O3. Denne ændring har en ekstremt høj tvangskraft (materialets evne til at modstå et eksternt magnetfelt). Styrken når 20 koe ved stuetemperatur, hvilket kan sammenlignes med parametrene for magneter baseret på dyre sjældne jordelementer. Endvidere absorberer materialet elektromagnetisk stråling i sub-terahertz-frekvensområdet (100-300 GHz) gennem effekten af naturlige ferromagnetiske resonans. Frekvensen af sådan resonans er et af kriterierne for brugen af materialer i trådløse kommunikationsindretninger-4G-standard bruger megahertz og 5G bruger ttens af gigahertz. Der er planer om at bruge Sub-Terahertz-serien som et arbejdsområde i den sjette generation (6G) trådløs teknologi, der er forberedt på aktiv introduktion i vores liv fra de tidlige 2030'ere. Det resulterende materiale er velegnet til produktion af konvertering af enheder eller absorberkredsløb ved disse frekvenser. For eksempel ved at bruge komposit ε-Fe2O3 nanopowders vil det være muligt at lave maling, der absorberer elektromagnetiske bølger og dermed beskytter værelser mod fremmede signaler og beskytter signaler mod aflytning udefra. Selve ε-Fe2O3 kan også bruges i 6G modtagelsesenheder. Epsilon jernoxid er en ekstremt sjælden og vanskelig form for jernoxid at opnå. I dag produceres det i meget små mængder, hvor selve processen tager op til en måned. Dette udelukker selvfølgelig dets udbredte anvendelse. Forfatterne af undersøgelsen udviklede en metode til accelereret syntese af epsilon jernoxid, der var i stand til at reducere syntesetiden til en dag (dvs. at udføre en fuld cyklus på mere end 30 gange hurtigere!) Og øge mængden af det resulterende produkt. Teknikken er enkel at gengive, billig og kan let implementeres i industrien, og de materialer, der kræves til syntese - jern og silicium - er blandt de mest rigelige elementer på jorden. ”Selvom epsilon-jernoxidfasen blev opnået i ren form for relativt længe siden, i 2004, har den stadig ikke fundet industriel anvendelse på grund af kompleksiteten af dens syntese, for eksempel som medium til magnetisk-registrering. Vi har formået at forenkle teknologien betydeligt, ”siger Evgeny Gorbatsjov, ph.d. -studerende i Institut for Materialevidenskab ved Moskva State University og den første forfatter af The Work. Nøglen til vellykket anvendelse af materialer med rekordstore egenskaber er forskning i deres grundlæggende fysiske egenskaber. Uden en dybdegående undersøgelse kan materialet være ufortjent glemt i mange år, som det er sket mere end én gang i videnskabens historie. Det var tandem for materialerforskere ved Moskva State University, der syntetiserede forbindelsen, og fysikere ved MIPT, der studerede det detaljeret, der gjorde udviklingen til en succes.
Posttid: Jul-04-2022 