Científics obtenen nanopols magnètica per a 6Tecnologia G
Newswise — Científics de materials han desenvolupat un mètode ràpid per produir òxid de ferro epsilon i han demostrat la seva promesa per a dispositius de comunicació de nova generació. Les seves excel·lents propietats magnètiques el converteixen en un dels materials més cobejats, com ara per a la propera generació de dispositius de comunicació 6G i per a l'enregistrament magnètic durador. El treball s'ha publicat al Journal of Materials Chemistry C, una revista de la Royal Society of Chemistry. L'òxid de ferro (III) és un dels òxids més estesos a la Terra. Es troba principalment com a mineral hematita (o òxid de ferro alfa, α-Fe2O3). Una altra modificació estable i comuna és la maghemita (o modificació gamma, γ-Fe2O3). La primera s'utilitza àmpliament a la indústria com a pigment vermell, i la segona com a medi d'enregistrament magnètic. Les dues modificacions difereixen no només en l'estructura cristal·lina (l'òxid de ferro alfa té singonia hexagonal i l'òxid de ferro gamma té singonia cúbica) sinó també en les propietats magnètiques. A més d'aquestes formes d'òxid de ferro (III), hi ha modificacions més exòtiques com ara epsilon-, beta-, zeta- i fins i tot vítria. La fase més atractiva és l'òxid de ferro epsilon, ε-Fe2O3. Aquesta modificació té una força coercitiva extremadament alta (la capacitat del material per resistir un camp magnètic extern). La força arriba als 20 kOe a temperatura ambient, cosa que és comparable als paràmetres dels imants basats en elements de terres rares cars. A més, el material absorbeix la radiació electromagnètica en el rang de freqüències subterahertz (100-300 GHz) a través de l'efecte de la ressonància ferromagnètica natural. La freqüència d'aquesta ressonància és un dels criteris per a l'ús de materials en dispositius de comunicacions sense fil: l'estàndard 4G utilitza megahertz i el 5G utilitza desenes de gigahertz. Hi ha plans per utilitzar el rang subterahertz com a rang de treball en la tecnologia sense fil de sisena generació (6G), que s'està preparant per a la seva introducció activa a les nostres vides a partir de principis de la dècada del 2030. El material resultant és adequat per a la producció d'unitats de conversió o circuits absorbents a aquestes freqüències. Per exemple, mitjançant l'ús de nanopols compostes d'ε-Fe2O3 serà possible fabricar pintures que absorbeixin les ones electromagnètiques i, per tant, protegeixin les habitacions de senyals estranys i protegeixin els senyals de la intercepció de l'exterior. El mateix ε-Fe2O3 també es pot utilitzar en dispositius de recepció 6G. L'òxid de ferro epsilon és una forma d'òxid de ferro extremadament rara i difícil d'obtenir. Avui dia es produeix en quantitats molt petites, i el procés en si triga fins a un mes. Això, és clar, n'exclou l'aplicació generalitzada. Els autors de l'estudi van desenvolupar un mètode per a la síntesi accelerada d'òxid de ferro epsilon capaç de reduir el temps de síntesi a un dia (és a dir, dur a terme un cicle complet més de 30 vegades més ràpid!) i augmentar la quantitat del producte resultant. La tècnica és senzilla de reproduir, barata i es pot implementar fàcilment a la indústria, i els materials necessaris per a la síntesi (ferro i silici) es troben entre els elements més abundants de la Terra. «Tot i que la fase d'òxid de ferro epsilon es va obtenir en forma pura fa relativament temps, el 2004, encara no ha trobat aplicació industrial a causa de la complexitat de la seva síntesi, per exemple com a mitjà per a l'enregistrament magnètic. Hem aconseguit simplificar considerablement la tecnologia», afirma Evgeny Gorbachev, estudiant de doctorat al Departament de Ciències de Materials de la Universitat Estatal de Moscou i primer autor del treball. La clau per a l'aplicació reeixida de materials amb característiques rècord és la investigació de les seves propietats físiques fonamentals. Sense un estudi a fons, el material pot quedar oblidat immerescudament durant molts anys, com ha passat més d'una vegada a la història de la ciència. Va ser el tàndem de científics de materials de la Universitat Estatal de Moscou, que van sintetitzar el compost, i físics del MIPT, que el van estudiar en detall, el que va fer que el desenvolupament fos un èxit.
Data de publicació: 04-07-2022 