Wetenschappers verkrijgen voor 6 magnetische nanopowderG Technologie
NEWSWISE-Materiële wetenschappers hebben een snelle methode ontwikkeld voor het produceren van Epsilon-ijzeroxide en zijn belofte aangetoond voor communicatieapparaten van de volgende generatie. De uitstekende magnetische eigenschappen maken het een van de meest begeerde materialen, zoals voor de komende 6G -generatie communicatieapparaten en voor duurzame magnetische opname. Het werk werd gepubliceerd in het Journal of Materials Chemistry C, A Journal of the Royal Society of Chemistry. IJzeroxide (III) is een van de meest voorkomende oxiden op aarde. Het wordt meestal gevonden als het minerale hematiet (of alfa-ijzeroxide, a-Fe2O3). Een andere stabiele en gemeenschappelijke modificatie is Maghemite (of gamma-modificatie, γ-Fe2O3). De eerste wordt veel gebruikt in de industrie als een rood pigment, en de laatste als een magnetisch opnamemedium. De twee modificaties verschillen niet alleen in kristallijne structuur (alfa-ijzeroxide heeft hexagonale syngonie en gamma-ijzeroxide heeft kubieke syngonie) maar ook in magnetische eigenschappen. Naast deze vormen van ijzeroxide (III) zijn er meer exotische modificaties zoals Epsilon-, Beta-, Zeta- en zelfs Glassy. De meest aantrekkelijke fase is Epsilon-ijzeroxide, ε-Fe2O3. Deze modificatie heeft een extreem hoge dwangkracht (het vermogen van het materiaal om een extern magnetisch veld te weerstaan). De sterkte bereikt 20 KOE bij kamertemperatuur, die vergelijkbaar is met de parameters van magneten op basis van dure zeldzame aarde-elementen. Bovendien absorbeert het materiaal elektromagnetische straling in het sub-Terahertz-frequentiebereik (100-300 GHz) door het effect van natuurlijke ferromagnetische resonantie. De frequentie van dergelijke resonantie is een van de criteria voor het gebruik van materialen in draadloze communicatie-apparaten-de 4G-standaard gebruikt megahertz en 5G-gebruikten tient van gigaHertz. Er zijn plannen om het Sub-Terahertz-bereik te gebruiken als een werkbereik in de zesde generatie (6G) draadloze technologie, die wordt voorbereid op actieve introductie in ons leven uit de vroege jaren 2030. Het resulterende materiaal is geschikt voor de productie van conversie -eenheden of absorbeercircuits bij deze frequenties. Door bijvoorbeeld Composite ε-Fe2O3 nanopowders te gebruiken, is het mogelijk om verf te maken die elektromagnetische golven absorberen en dus kamers schermen tegen externe signalen, en signalen te beschermen tegen onderschepping van buitenaf. De e-Fe2O3 zelf kan ook worden gebruikt in 6G-ontvangstapparaten. Epsilon ijzeroxide is een uiterst zeldzame en moeilijke vorm van ijzeroxide om te verkrijgen. Tegenwoordig wordt het in zeer kleine hoeveelheden geproduceerd, waarbij het proces zelf tot een maand duurt. Dit sluit natuurlijk zijn wijdverbreide toepassing uit. De auteurs van de studie ontwikkelden een methode voor versnelde synthese van Epsilon -ijzeroxide dat in staat is om de synthesetijd te verminderen tot één dag (dat wil zeggen, om een volledige cyclus van meer dan 30 keer sneller uit te voeren!) En de hoeveelheid van het resulterende product te vergroten. De techniek is eenvoudig te reproduceren, goedkoop en kan gemakkelijk worden geïmplementeerd in de industrie, en de materialen die nodig zijn voor de synthese - ijzer en silicium - behoren tot de meest voorkomende elementen op aarde. “Hoewel de epsilon-ijzeroxide-fase relatief lang geleden in pure vorm werd verkregen, heeft het in 2004 nog steeds geen industriële toepassing gevonden vanwege de complexiteit van de synthese, bijvoorbeeld als een medium voor magnetische opname. We zijn erin geslaagd om de technologie aanzienlijk te vereenvoudigen ”, zegt Evgeny Gorbachev, een promovendus van het Department of Materials Sciences aan de Moskou State University en de eerste auteur van het werk. De sleutel tot succesvolle toepassing van materialen met recordbrekende kenmerken is onderzoek naar hun fundamentele fysieke eigenschappen. Zonder diepgaande studie kan het materiaal vele jaren niet worden vergeten, zoals meer dan eens in de geschiedenis van de wetenschap is gebeurd. Het was de tandem van materiaalwetenschappers aan de Moskou State University, die de compound synthetiseerde, en fysici bij MIPT, die het in detail bestudeerden, die de ontwikkeling tot een succes maakten.
Posttijd: JUL-04-2022 