Sciencistoj Akiras Magnetan Nanopulvoron por 6G-Teknologio
Newswise — Materialsciencistoj disvolvis rapidan metodon por produkti epsilonan feroksidon kaj montris ĝian promeson por venontgeneraciaj komunikaj aparatoj. Ĝiaj elstaraj magnetaj ecoj igas ĝin unu el la plej aviditaj materialoj, ekzemple por la venonta 6G-generacio de komunikaj aparatoj kaj por daŭra magneta registrado. La laboro estis publikigita en la Journal of Materials Chemistry C, revuo de la Reĝa Societo de Kemio. Feroksido (III) estas unu el la plej disvastiĝintaj oksidoj sur la Tero. Ĝi plejparte troviĝas kiel la mineralo hematito (aŭ alfa-fera oksido, α-Fe2O3). Alia stabila kaj ofta modifo estas maghemito (aŭ gama-modifo, γ-Fe2O3). La unua estas vaste uzata en la industrio kiel ruĝa pigmento, kaj la dua kiel magneta registra medio. La du modifoj diferencas ne nur laŭ kristala strukturo (alfa-fera oksido havas seslateran singonion kaj gama-fera oksido havas kuban singonion) sed ankaŭ laŭ magnetaj ecoj. Aldone al ĉi tiuj formoj de feroksido (III), ekzistas pli ekzotikaj modifoj kiel epsilon-, beta-, zeta-, kaj eĉ vitrecaj. La plej alloga fazo estas epsilona feroksido, ε-Fe2O3. Ĉi tiu modifo havas ekstreme altan koercivan forton (la kapablo de la materialo rezisti eksteran magnetan kampon). La forto atingas 20 kOe je ĉambra temperaturo, kio estas komparebla al la parametroj de magnetoj bazitaj sur multekostaj rarateraj elementoj. Krome, la materialo sorbas elektromagnetan radiadon en la sub-teraherca frekvenca gamo (100-300 GHz) per la efiko de natura feromagneta resonanco. La frekvenco de tia resonanco estas unu el la kriterioj por la uzo de materialoj en sendrataj komunikaj aparatoj - la 4G-normo uzas megahercojn kaj 5G uzas dekojn da gigahercoj. Ekzistas planoj uzi la sub-terahercan gamon kiel laborintervalon en la sesa generacio (6G) de sendrata teknologio, kiu estas preparata por aktiva enkonduko en niajn vivojn ekde la fruaj 2030-aj jaroj. La rezulta materialo taŭgas por la produktado de konvertantaj unuoj aŭ absorbaj cirkvitoj ĉe tiuj frekvencoj. Ekzemple, per uzado de kompozitaj ε-Fe2O3 nanopulvoroj estos eble fari farbojn, kiuj sorbas elektromagnetajn ondojn kaj tiel ŝirmas ĉambrojn kontraŭ fremdaj signaloj, kaj protektas signalojn kontraŭ interkapto de ekstere. La ε-Fe2O3 mem ankaŭ povas esti uzata en 6G riceviloj. Epsilona feroksido estas ekstreme malofta kaj malfacile akirebla formo de feroksido. Hodiaŭ, ĝi estas produktata en tre malgrandaj kvantoj, kaj la procezo mem daŭras ĝis monaton. Tio, kompreneble, malpermesas ĝian vastan aplikon. La aŭtoroj de la studo evoluigis metodon por akcelita sintezo de epsilona feroksido kapabla redukti la sinteztempon al unu tago (tio estas, plenumi plenan ciklon pli ol 30 fojojn pli rapide!) kaj pliigi la kvanton de la rezulta produkto. La tekniko estas simpla por reprodukti, malmultekosta kaj facile aplikebla en la industrio, kaj la materialoj necesaj por la sintezo - fero kaj silicio - estas inter la plej abundaj elementoj sur la Tero. “Kvankam la epsilono-fera oksida fazo estis akirita en pura formo relative antaŭ longe, en 2004, ĝi ankoraŭ ne trovis industrian aplikon pro la komplekseco de ĝia sintezo, ekzemple kiel medio por magneta registrado. Ni sukcesis konsiderinde simpligi la teknologion,” diras Jevgenij Gorbaĉov, doktoriĝanto en la Fakultato de Materialsciencoj ĉe la Moskva Ŝtata Universitato kaj la unua aŭtoro de la verko. La ŝlosilo al sukcesa apliko de materialoj kun rekord-rompantaj karakterizaĵoj estas esplorado pri iliaj fundamentaj fizikaj ecoj. Sen profunda studado, la materialo povas esti senmerite forgesita dum multaj jaroj, kiel okazis pli ol unufoje en la historio de scienco. Estis la tandemo de materialsciencistoj ĉe la Moskva Ŝtata Universitato, kiuj sintezis la kombinaĵon, kaj fizikistoj ĉe MIPT, kiuj studis ĝin detale, kiu igis la disvolviĝon sukcesa.
Afiŝtempo: Jul-04-2022 