Vísindamenn fá segulmagnað nanóduft í 6G Tækni
Fréttavísindamenn hafa þróað hraðvirka aðferð til að framleiða epsilon járnoxíð og sýnt fram á loforð hennar fyrir næstu kynslóð fjarskiptatækja. Framúrskarandi segulmagnaðir eiginleikar þess gera það að einu eftirsóttasta efninu, svo sem fyrir komandi 6G kynslóð fjarskiptatækja og fyrir endingargóða segulmagnaða upptöku. Verkið var birt í Journal of Materials Chemistry C, tímariti Royal Society of Chemistry. Járnoxíð (III) er eitt útbreiddasta oxíð jarðar. Það finnst aðallega sem steinefnið hematít (eða alfa-járnoxíð, α-Fe2O3). Önnur stöðug og algeng breyting er maghemít (eða gamma-breyting, γ-Fe2O3). Hið fyrra er mikið notað í iðnaði sem rautt litarefni og hið síðara sem segulmagnað upptökuefni. Breytingarnar tvær eru ekki aðeins ólíkar í kristallabyggingu (alfa-járnoxíð hefur sexhyrnda samskeyti og gamma-járnoxíð hefur teningslaga samskeyti) heldur einnig í segulmögnunareiginleikum. Auk þessara gerða af járnoxíði (III) eru til framandi útgáfur eins og epsilon-, beta-, zeta- og jafnvel glerkennd. Aðlaðandi fasinn er epsilon járnoxíð, ε-Fe2O3. Þessi útgáfa hefur afar háan þvingunarkraft (hæfni efnisins til að standast utanaðkomandi segulsvið). Styrkurinn nær 20 kOe við stofuhita, sem er sambærilegt við breytur segla sem byggja á dýrum sjaldgæfum jarðefnum. Ennfremur gleypir efnið rafsegulgeislun á tíðnisviðinu undir terahertz (100-300 GHz) vegna áhrifa náttúrulegrar járnsegulómunar. Tíðni slíkrar ómunar er eitt af viðmiðunum fyrir notkun efna í þráðlausum samskiptatækjum - 4G staðallinn notar megahertz og 5G notar tugi gígahertz. Það eru áætlanir um að nota undir-terahertz sviðið sem vinnusvið í sjöttu kynslóð (6G) þráðlausrar tækni, sem er verið að undirbúa til virkrar innleiðingar í líf okkar frá upphafi 2030s. Efnið sem myndast hentar til framleiðslu á umbreytingareiningum eða gleypirásum á þessum tíðnum. Til dæmis, með því að nota samsett ε-Fe2O3 nanóduft, verður hægt að búa til málningu sem gleypir rafsegulbylgjur og verndar þannig herbergi fyrir utanaðkomandi merkjum og verndar merki gegn hlerun að utan. ε-Fe2O3 sjálft er einnig hægt að nota í 6G móttökutækjum. Epsilon járnoxíð er afar sjaldgæft og erfitt form járnoxíðs að framleiða. Í dag er það framleitt í mjög litlu magni, þar sem ferlið sjálft tekur allt að mánuð. Þetta útilokar auðvitað víðtæka notkun þess. Höfundar rannsóknarinnar þróuðu aðferð til að hraða myndun epsilon járnoxíðs sem getur stytt myndunartímann í einn dag (þ.e. að framkvæma heilan hringrás sem er meira en 30 sinnum hraðar!) og aukið magn af tilkomnu efninu. Tæknin er einföld í endurgerð, ódýr og auðvelt er að innleiða hana í iðnaði, og efnin sem þarf til myndunarinnar - járn og kísill - eru meðal algengustu frumefna jarðar. „Þó að epsilon-járnoxíðfasinn hafi verið framleiddur í hreinu formi fyrir tiltölulega löngu síðan, árið 2004, hefur hann enn ekki fundið iðnaðarlega notkun vegna flækjustigs myndunar þess, til dæmis sem miðill fyrir segulmagnaða upptöku. Okkur hefur tekist að einfalda tæknina verulega,“ segir Evgeny Gorbatsjov, doktorsnemi í efnisfræðideild Moskvuháskólans og fyrsti höfundur verksins. Lykillinn að farsælli notkun efna með met-brjótandi eiginleika er rannsóknir á grundvallar eðlisfræðilegum eiginleikum þeirra. Án ítarlegrar rannsóknar gæti efnið að óverðskulduðu leyti gleymst í mörg ár, eins og hefur gerst oftar en einu sinni í vísindasögunni. Það var samstarf efnisfræðinga við Moskvuháskólann, sem mynduðu efnasambandið, og eðlisfræðinga við MIPT, sem rannsökuðu það ítarlega, sem gerði þróunina að velgengni.
Birtingartími: 4. júlí 2022 