Wetenskaplikes verkry magnetiese nanopoeier vir 6G Tegnologie
Nuuswys — Materiaalwetenskaplikes het 'n vinnige metode ontwikkel vir die vervaardiging van epsilon-ysteroksied en die belofte daarvan vir die volgende generasie kommunikasietoestelle gedemonstreer. Die uitstekende magnetiese eienskappe daarvan maak dit een van die mees gesogte materiale, soos vir die komende 6G-generasie kommunikasietoestelle en vir duursame magnetiese opname. Die werk is gepubliseer in die Journal of Materials Chemistry C, 'n tydskrif van die Royal Society of Chemistry. Ysteroksied (III) is een van die mees wydverspreide oksiede op Aarde. Dit word meestal aangetref as die mineraal hematiet (of alfa-ysteroksied, α-Fe2O3). Nog 'n stabiele en algemene modifikasie is maghemiet (of gamma-modifikasie, γ-Fe2O3). Eersgenoemde word wyd in die industrie as 'n rooi pigment gebruik, en laasgenoemde as 'n magnetiese opnamemedium. Die twee modifikasies verskil nie net in kristallyne struktuur (alfa-ysteroksied het seshoekige singonie en gamma-ysteroksied het kubiese singonie) nie, maar ook in magnetiese eienskappe. Benewens hierdie vorme van ysteroksied (III), is daar meer eksotiese modifikasies soos epsilon-, beta-, zeta- en selfs glasagtig. Die aantreklikste fase is epsilon-ysteroksied, ε-Fe2O3. Hierdie modifikasie het 'n uiters hoë koërsiefkrag (die vermoë van die materiaal om 'n eksterne magnetiese veld te weerstaan). Die sterkte bereik 20 kOe by kamertemperatuur, wat vergelykbaar is met die parameters van magnete gebaseer op duur seldsame aardelemente. Verder absorbeer die materiaal elektromagnetiese straling in die sub-terahertz-frekwensiebereik (100-300 GHz) deur die effek van natuurlike ferromagnetiese resonansie. Die frekwensie van sodanige resonansie is een van die kriteria vir die gebruik van materiale in draadlose kommunikasietoestelle – die 4G-standaard gebruik megahertz en 5G gebruik tiene gigahertz. Daar is planne om die sub-terahertz-reeks as 'n werkbereik in die sesde generasie (6G) draadlose tegnologie te gebruik, wat voorberei word vir aktiewe bekendstelling in ons lewens vanaf die vroeë 2030's. Die gevolglike materiaal is geskik vir die produksie van omskakelingseenhede of absorbeerderstroombane by hierdie frekwensies. Deur byvoorbeeld saamgestelde ε-Fe2O3-nanopoeiers te gebruik, sal dit moontlik wees om verf te maak wat elektromagnetiese golwe absorbeer en sodoende kamers teen vreemde seine beskerm, en seine teen onderskepping van buite beskerm. Die ε-Fe2O3 self kan ook in 6G-ontvangstoestelle gebruik word. Epsilon-ysteroksied is 'n uiters seldsame en moeilike vorm van ysteroksied om te verkry. Vandag word dit in baie klein hoeveelhede geproduseer, met die proses self wat tot 'n maand duur. Dit sluit natuurlik die wydverspreide toepassing daarvan uit. Die outeurs van die studie het 'n metode ontwikkel vir versnelde sintese van epsilon-ysteroksied wat die sintesetyd tot een dag kan verminder (dit wil sê, om 'n volle siklus van meer as 30 keer vinniger uit te voer!) en die hoeveelheid van die gevolglike produk kan verhoog. Die tegniek is eenvoudig om te reproduseer, goedkoop en kan maklik in die industrie geïmplementeer word, en die materiale wat vir die sintese benodig word – yster en silikon – is van die volopste elemente op Aarde. “Alhoewel die epsilon-ysteroksiedfase relatief lank gelede, in 2004, in suiwer vorm verkry is, het dit steeds nie industriële toepassing gevind nie as gevolg van die kompleksiteit van die sintese daarvan, byvoorbeeld as 'n medium vir magnetiese opname. Ons het daarin geslaag om die tegnologie aansienlik te vereenvoudig,” sê Evgeny Gorbatsjof, 'n PhD-student in die Departement Materiaalwetenskappe aan die Moskou Staatsuniversiteit en die eerste outeur van die werk. Die sleutel tot die suksesvolle toepassing van materiale met rekordbrekende eienskappe is navorsing oor hul fundamentele fisiese eienskappe. Sonder diepgaande studie kan die materiaal vir baie jare onverdiend vergeet word, soos al meer as een keer in die geskiedenis van die wetenskap gebeur het. Dit was die samewerking van materiaalwetenskaplikes aan die Moskou Staatsuniversiteit, wat die verbinding gesintetiseer het, en fisici by MIPT, wat dit in detail bestudeer het, wat die ontwikkeling 'n sukses gemaak het.
Plasingstyd: 4 Julie 2022 