Científicos obteñen nanopo magnético para 6Tecnoloxía G
Newswise — Científicos de materiais desenvolveron un método rápido para producir óxido de ferro epsilon e demostraron o seu potencial para os dispositivos de comunicación da próxima xeración. As súas excepcionais propiedades magnéticas convérteno nun dos materiais máis cobizados, como para a próxima xeración de dispositivos de comunicación 6G e para a gravación magnética duradeira. O traballo publicouse no Journal of Materials Chemistry C, unha revista da Royal Society of Chemistry. O óxido de ferro (III) é un dos óxidos máis estendidos na Terra. Atópase principalmente como o mineral hematita (ou óxido de ferro alfa, α-Fe2O3). Outra modificación estable e común é a maghemita (ou modificación gamma, γ-Fe2O3). A primeira úsase amplamente na industria como pigmento vermello e a segunda como medio de rexistro magnético. As dúas modificacións difiren non só na estrutura cristalina (o óxido de ferro alfa ten singonía hexagonal e o óxido de ferro gamma ten singonía cúbica) senón tamén nas propiedades magnéticas. Ademais destas formas de óxido de ferro (III), existen modificacións máis exóticas como a epsilon, beta, zeta e mesmo vítrea. A fase máis atractiva é o óxido de ferro epsilon, ε-Fe2O3. Esta modificación ten unha forza coercitiva extremadamente alta (a capacidade do material para resistir un campo magnético externo). A forza alcanza os 20 kOe á temperatura ambiente, o que é comparable aos parámetros dos imáns baseados en elementos de terras raras e caros. Ademais, o material absorbe a radiación electromagnética no rango de frecuencias subterahercios (100-300 GHz) mediante o efecto da resonancia ferromagnética natural. A frecuencia desta resonancia é un dos criterios para o uso de materiais en dispositivos de comunicacións sen fíos: o estándar 4G usa megahercios e o 5G usa decenas de gigahercios. Hai plans para usar o rango subterahercios como rango de traballo na tecnoloxía sen fíos de sexta xeración (6G), que se está a preparar para a súa introdución activa nas nosas vidas a partir de principios da década de 2030. O material resultante é axeitado para a produción de unidades de conversión ou circuítos de absorción nestas frecuencias. Por exemplo, mediante o uso de nanopos compostos de ε-Fe2O3 será posible fabricar pinturas que absorban ondas electromagnéticas e, polo tanto, protexan as habitacións de sinais estraños e os sinais da interceptación do exterior. O propio ε-Fe2O3 tamén se pode usar en dispositivos de recepción 6G. O óxido de ferro epsilon é unha forma de óxido de ferro extremadamente rara e difícil de obter. Hoxe en día, prodúcese en cantidades moi pequenas, e o proceso en si leva ata un mes. Isto, por suposto, descarta a súa aplicación xeneralizada. Os autores do estudo desenvolveron un método para a síntese acelerada de óxido de ferro epsilon capaz de reducir o tempo de síntese a un día (é dicir, de realizar un ciclo completo máis de 30 veces máis rápido!) e aumentar a cantidade do produto resultante. A técnica é sinxela de reproducir, barata e pódese implementar facilmente na industria, e os materiais necesarios para a síntese (ferro e silicio) están entre os elementos máis abundantes da Terra. «Aínda que a fase de óxido de ferro epsilon se obtivo en forma pura hai relativamente moito tempo, en 2004, aínda non atopou aplicación industrial debido á complexidade da súa síntese, por exemplo como medio para a gravación magnética. Conseguimos simplificar considerablemente a tecnoloxía», afirma Evgeny Gorbachev, estudante de doutoramento no Departamento de Ciencias dos Materiais da Universidade Estatal de Moscova e primeiro autor do traballo. A clave para a aplicación exitosa de materiais con características sen precedentes é a investigación das súas propiedades físicas fundamentais. Sen un estudo en profundidade, o material pode caer no esquecemento inmerecido durante moitos anos, como xa aconteceu máis dunha vez na historia da ciencia. Foi o tándem de científicos de materiais da Universidade Estatal de Moscova, que sintetizaron o composto, e físicos do MIPT, que o estudaron en detalle, o que fixo que o desenvolvemento fose un éxito.
Data de publicación: 04-07-2022 