Wetenskaplikes kry magnetiese nanopowder vir 6G Tegnologie
Nuusgewys - Materiaalwetenskaplikes het 'n vinnige metode ontwikkel vir die vervaardiging van epsilon-ysteroksied en het sy belofte vir die volgende generasie kommunikasietoestelle gedemonstreer. Sy uitstaande magnetiese eienskappe 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 joernaal van die Royal Society of Chemistry. Ysteroksied (III) is een van die mees wydverspreide oksiede op aarde. Dit word meestal gevind as die mineraal hematiet (of alfa-ysteroksied, α-Fe2O3). Nog 'n stabiele en algemene modifikasie is maghemiet (of gammamodifikasie, γ-Fe2O3). Eersgenoemde word wyd in die industrie gebruik as 'n rooi pigment, en laasgenoemde as 'n magnetiese opnamemedium. Die twee modifikasies verskil nie net in kristallyne struktuur nie (alfa-ysteroksied het seskantige singonie en gamma-ysteroksied het kubiese singonie), 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 dwingende krag (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-aarde-elemente. Verder absorbeer die materiaal elektromagnetiese straling in die sub-terahertz frekwensiereeks (100-300 GHz) deur die effek van natuurlike ferromagnetiese resonansie. Die frekwensie van sulke resonansie is een van die kriteria vir die gebruik van materiale in draadlose kommunikasietoestelle – die 4G standaard gebruik megahertz en 5G gebruik tientalle gigahertz. Daar is planne om die sub-terahertz-reeks as 'n werkreeks te gebruik in die sesde generasie (6G) draadlose tegnologie, wat voorberei word vir aktiewe bekendstelling in ons lewens vanaf die vroeë 2030's. Die resulterende materiaal is geskik vir die vervaardiging van omskakelingseenhede of absorberstroombane by hierdie frekwensies. Deur byvoorbeeld saamgestelde ε-Fe2O3 nanopowders te gebruik, sal dit moontlik wees om verf te maak wat elektromagnetiese golwe absorbeer en sodoende kamers van vreemde seine afskerm, 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 vervaardig, met die proses self wat tot 'n maand duur. Dit sluit natuurlik die wydverspreide toepassing daarvan uit. Die skrywers 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 resulterende produk te 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. “Hoewel die epsilon-ysteroksiedfase relatief lank gelede in suiwer vorm verkry is, het dit in 2004 steeds nie industriële toepassing gevind nie weens 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 Moscow State University en die eerste skrywer van die werk. Die sleutel tot suksesvolle aanwending van materiale met rekord-brekende eienskappe is navorsing oor hul fundamentele fisiese eienskappe. Sonder in-diepte studie kan die materiaal vir baie jare onverdiend vergeet word, soos meer as een keer in die geskiedenis van die wetenskap gebeur het. Dit was die tandem van materiaalwetenskaplikes aan die Moscow State University, wat die verbinding gesintetiseer het, en fisici by MIPT, wat dit in detail bestudeer het, wat die ontwikkeling 'n sukses gemaak het.
Postyd: Jul-04-2022 