Навукоўцы атрымалі магнітны нанапарашок на 6G Technology
Навіны — Навукоўцы-матэрыялолагі распрацавалі хуткі метад атрымання эпсілон-аксіду жалеза і прадэманстравалі яго перспектыўнасць для прылад сувязі наступнага пакалення. Яго выдатныя магнітныя ўласцівасці робяць яго адным з самых запатрабаваных матэрыялаў, такіх як для будучага пакалення прылад сувязі 6G і для трывалага магнітнага запісу. Праца была апублікавана ў часопісе Journal of Materials Chemistry C, часопісе Каралеўскага хімічнага таварыства. Аксід жалеза (III) — адзін з найбольш распаўсюджаных аксідаў на Зямлі. Ён часцей за ўсё сустракаецца ў выглядзе мінерала гематыту (або альфа-аксіду жалеза, α-Fe2O3). Яшчэ адной стабільнай і распаўсюджанай мадыфікацыяй з'яўляецца маггеміт (або гама-мадыфікацыя, γ-Fe2O3). Першы шырока выкарыстоўваецца ў прамысловасці ў якасці чырвонага пігмента, а другі — у якасці магнітнага носьбіта запісу. Дзве мадыфікацыі адрозніваюцца не толькі крышталічнай структурай (альфа-аксід жалеза мае гексаганальную сінгонію, а гама-аксід жалеза — кубічную сінгонію), але і магнітнымі ўласцівасцямі. Акрамя гэтых формаў аксіду жалеза (III), існуюць больш экзатычныя мадыфікацыі, такія як эпсілон-, бэта-, дзета- і нават шклопадобны. Найбольш прывабнай фазай з'яўляецца эпсілон-аксід жалеза, ε-Fe2O3. Гэтая мадыфікацыя мае надзвычай высокую каэрцытыўную сілу (здольнасць матэрыялу супраціўляцца знешняму магнітнаму полю). Трываласць дасягае 20 кЭ пры пакаёвай тэмпературы, што параўнальна з параметрамі магнітаў на аснове дарагіх рэдказямельных элементаў. Акрамя таго, матэрыял паглынае электрамагнітнае выпраменьванне ў субтэрагерцавым дыяпазоне частот (100-300 ГГц) дзякуючы эфекту натуральнага ферамагнітнага рэзанансу. Частата такога рэзанансу з'яўляецца адным з крытэрыяў выкарыстання матэрыялаў у прыладах бесправадной сувязі - стандарт 4G выкарыстоўвае мегагерцы, а 5G - дзясяткі гігагерцаў. Ёсць планы выкарыстоўваць субтэрагерцавы дыяпазон у якасці працоўнага дыяпазону ў бесправадной тэхналогіі шостага пакалення (6G), якая рыхтуецца да актыўнага ўкаранення ў наша жыццё з пачатку 2030-х гадоў. Атрыманы матэрыял падыходзіць для вытворчасці пераўтваральных блокаў або паглынальных схем на гэтых частотах. Напрыклад, выкарыстоўваючы кампазітныя нанапарашкі ε-Fe2O3, можна будзе вырабляць фарбы, якія паглынаюць электрамагнітныя хвалі і тым самым абараняюць памяшканні ад старонніх сігналаў, а таксама абараняюць сігналы ад перахопу звонку. Сам ε-Fe2O3 таксама можа выкарыстоўвацца ў прыёмных прыладах 6G. Эпсілон-аксід жалеза — надзвычай рэдкая і складаная для атрымання форма аксіду жалеза. Сёння ён вырабляецца ў вельмі невялікіх колькасцях, прычым сам працэс займае да месяца. Гэта, вядома, выключае яго шырокае прымяненне. Аўтары даследавання распрацавалі метад паскоранага сінтэзу эпсілон-аксіду жалеза, здольны скараціць час сінтэзу да аднаго дня (гэта значыць, ажыццявіць поўны цыкл больш чым у 30 разоў хутчэй!) і павялічыць колькасць атрыманага прадукту. Тэхніка простая ў прайграванні, танная і можа быць лёгка ўкаранёна ў прамысловасці, а матэрыялы, неабходныя для сінтэзу — жалеза і крэмній — з'яўляюцца аднымі з самых распаўсюджаных элементаў на Зямлі. «Нягледзячы на тое, што фаза эпсілон-аксіду жалеза была атрымана ў чыстым выглядзе адносна даўно, у 2004 годзе, яна дагэтуль не знайшла прамысловага прымянення з-за складанасці сінтэзу, напрыклад, у якасці носьбіта для магнітнага запісу. Нам удалося значна спрасціць тэхналогію», — кажа Яўген Гарбачоў, аспірант кафедры матэрыялазнаўства Маскоўскага дзяржаўнага ўніверсітэта і першы аўтар працы. Ключом да паспяховага прымянення матэрыялаў з рэкорднымі характарыстыкамі з'яўляецца даследаванне іх фундаментальных фізічных уласцівасцей. Без паглыбленага вывучэння матэрыял можа быць незаслужана забыты на доўгія гады, як гэта ўжо не раз здаралася ў гісторыі навукі. Менавіта тандэм матэрыялазнаўцаў з Маскоўскага дзяржаўнага ўніверсітэта, якія сінтэзавалі злучэнне, і фізікаў з МФТІ, якія падрабязна яго вывучылі, зрабіў распрацоўку паспяховай.
Час публікацыі: 04 ліпеня 2022 г. 