Els científics obtenen nanopols magnètic per a 6Tecnologia G
Newswise - Els científics de materials han desenvolupat un mètode ràpid per produir òxid de ferro epsilon i han demostrat la seva promesa per als dispositius de comunicacions de nova generació. Les seves excel·lents propietats magnètiques el converteixen en un dels materials més cobejats, com per a la propera generació de dispositius de comunicació 6G i per a l'enregistrament magnètic durador. El treball es va publicar 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 hematita mineral (o òxid de ferro alfa, α-Fe2O3). Una altra modificació estable i comuna és la maghemita (o modificació gamma, γ-Fe2O3). El primer s'utilitza àmpliament a la indústria com a pigment vermell, i el segon com a mitjà 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 propietats magnètiques. A més d'aquestes formes d'òxid de ferro (III), hi ha modificacions més exòtiques com ara èpsilon-, beta-, zeta- i fins i tot vidriades. La fase més atractiva és l'òxid de ferro èpsilon, ε-Fe2O3. Aquesta modificació té una força coercitiva extremadament alta (la capacitat del material de resistir un camp magnètic extern). La força arriba als 20 kOe a temperatura ambient, que és comparable als paràmetres dels imants basats en elements cars de terres rares. A més, el material absorbeix la radiació electromagnètica en el rang de freqüència 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: el 4G. L'estàndard utilitza megahertz i 5G utilitza desenes de gigahertz. Hi ha plans per utilitzar el rang de subterahertz com a rang de treball en la tecnologia sense fils de sisena generació (6G), que s'està preparant per a la seva introducció activa a les nostres vides a partir de principis dels anys 2030. El material resultant és adequat per a la producció d'unitats convertidores o circuits absorbents a aquestes freqüències. Per exemple, mitjançant l'ús de nanopols compostos ε-Fe2O3, serà possible fer pintures que absorbeixin ones electromagnètiques i així protegir les habitacions de senyals aliens i protegir els senyals de la intercepció des de l'exterior. El propi ε-Fe2O3 també es pot utilitzar en dispositius de recepció 6G. L'òxid de ferro Epsilon és una forma extremadament rara i difícil d'obtenir. Avui en dia, es produeix en quantitats molt petites, amb el procés en si que triga fins a un mes. Això, per descomptat, descarta la seva aplicació generalitzada. Els autors de l'estudi van desenvolupar un mètode per a la síntesi accelerada d'òxid de ferro èpsilon capaç de reduir el temps de síntesi a un dia (és a dir, dur a terme un cicle complet de 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 èpsilon-òxid de ferro es va obtenir en forma pura fa relativament temps, l'any 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", diu Evgeny Gorbachev, estudiant de doctorat al Departament de Ciències dels Materials de la Universitat Estatal de Moscou i primer autor del treball. La clau per a l'aplicació amb èxit de materials amb característiques de rècord és la investigació de les seves propietats físiques fonamentals. Sense un estudi en profunditat, el material pot quedar inmerescudament oblidat durant molts anys, com ha passat més d'una vegada en la història de la ciència. Va ser el tàndem de científics de materials de la Universitat Estatal de Moscou, que va sintetitzar el compost, i de físics del MIPT, que el van estudiar en detall, el que va fer que el desenvolupament fos un èxit.
Hora de publicació: Jul-04-2022 