Zinātnieki iegūst magnētisko nanopulveri par 6G tehnoloģija
Materiālu zinātnieki ir izstrādājuši ātru metodi epsilona dzelzs oksīda iegūšanai un pierādījuši tās solījumu nākamās paaudzes sakaru ierīcēm. Tā izcilās magnētiskās īpašības padara to par vienu no iekārojamākajiem materiāliem, piemēram, gaidāmajai 6G paaudzes sakaru ierīcēm un izturīgai magnētiskai ierakstīšanai. Darbs tika publicēts Karaliskās ķīmijas biedrības žurnālā Journal of Materials Chemistry C. Dzelzs oksīds (III) ir viens no visizplatītākajiem oksīdiem uz Zemes. Tas galvenokārt atrodams kā minerāls hematīts (vai alfa dzelzs oksīds, α-Fe2O3). Vēl viena stabila un izplatīta modifikācija ir maghemīts (vai gamma modifikācija, γ-Fe2O3). Pirmo plaši izmanto rūpniecībā kā sarkano pigmentu, bet otro kā magnētisko ierakstīšanas līdzekli. Abas modifikācijas atšķiras ne tikai pēc kristāliskās struktūras (alfa-dzelzs oksīdam ir sešstūra singonija un gamma-dzelzs oksīdam ir kubiskā singonija), bet arī pēc magnētiskajām īpašībām. Papildus šīm dzelzs oksīda (III) formām ir eksotiskākas modifikācijas, piemēram, epsilon-, beta-, zeta- un pat stiklveida. Vispievilcīgākā fāze ir epsilona dzelzs oksīds ε-Fe2O3. Šai modifikācijai ir ārkārtīgi liels piespiedu spēks (materiāla spēja pretoties ārējam magnētiskajam laukam). Stiprums istabas temperatūrā sasniedz 20 kOe, kas ir salīdzināms ar magnētu parametriem, kuru pamatā ir dārgi retzemju elementi. Turklāt materiāls absorbē elektromagnētisko starojumu sub-terahercu frekvenču diapazonā (100-300 GHz) dabiskās feromagnētiskās rezonanses ietekmē. Šādas rezonanses frekvence ir viens no kritērijiem materiālu izmantošanai bezvadu sakaru ierīcēs – 4G. standarts izmanto megahercu, bet 5G izmanto desmitiem gigahercu. Tiek plānots izmantot sub-terahercu diapazonu kā darba diapazonu sestās paaudzes (6G) bezvadu tehnoloģijā, kas tiek gatavota aktīvai ieviešanai mūsu dzīvē no 2030. gadu sākuma. Iegūtais materiāls ir piemērots konvertējošu vienību vai absorbcijas ķēžu ražošanai šajās frekvencēs. Piemēram, izmantojot kompozītu ε-Fe2O3 nanopulverus, būs iespējams izgatavot krāsas, kas absorbē elektromagnētiskos viļņus un tādējādi pasargā telpas no svešiem signāliem, kā arī aizsargā signālus no pārtveršanas no ārpuses. Pats ε-Fe2O3 var tikt izmantots arī 6G uztveršanas ierīcēs. Epsilona dzelzs oksīds ir ārkārtīgi reta un grūti iegūstama dzelzs oksīda forma. Mūsdienās to ražo ļoti mazos daudzumos, pats process aizņem līdz pat mēnesim. Tas, protams, izslēdz tā plašo pielietojumu. Pētījuma autori izstrādāja epsilona dzelzs oksīda paātrinātas sintēzes metodi, kas spēj samazināt sintēzes laiku līdz vienai dienai (tas ir, veikt pilnu ciklu vairāk nekā 30 reizes ātrāk!) un palielināt iegūtā produkta daudzumu. . Paņēmiens ir vienkārši atveidojams, lēts un viegli ieviešams rūpniecībā, un sintēzei nepieciešamie materiāli – dzelzs un silīcijs – ir vieni no visbiežāk sastopamajiem elementiem uz Zemes. “Lai gan epsilona-dzelzs oksīda fāze tīrā veidā iegūta salīdzinoši sen, 2004.gadā, tā joprojām nav atradusi rūpniecisku pielietojumu tās sintēzes sarežģītības dēļ, piemēram, kā magnētiskās – ierakstīšanas nesējs. Mums ir izdevies ievērojami vienkāršot tehnoloģiju,” stāsta Jevgeņijs Gorbačovs, Maskavas Valsts universitātes Materiālzinātņu katedras doktorants un pirmais darba autors. Materiālu ar rekordlielām īpašībām veiksmīgas pielietošanas atslēga ir to fundamentālo fizikālo īpašību izpēte. Bez padziļinātas izpētes materiāls var tikt nepelnīti aizmirsts uz daudziem gadiem, kā tas zinātnes vēsturē noticis ne reizi vien. Tas bija materiālu zinātnieku tandēms Maskavas Valsts universitātē, kas sintezēja savienojumu, un MIPT fiziķi, kuri to detalizēti pētīja, padarīja izstrādi veiksmīgu.
Publicēšanas laiks: 04.07.2022 