Các nhà khoa học thu được bột nano từ tính trong 6Công nghệ G
Newswise — Các nhà khoa học vật liệu đã phát triển một phương pháp nhanh chóng để sản xuất oxit sắt epsilon và chứng minh được triển vọng của nó đối với các thiết bị truyền thông thế hệ tiếp theo. Các đặc tính từ tính nổi bật của nó khiến nó trở thành một trong những vật liệu được thèm muốn nhất, chẳng hạn như đối với thế hệ thiết bị truyền thông 6G sắp tới và đối với khả năng ghi âm từ tính bền bỉ. Công trình này đã được công bố trên Tạp chí Hóa học Vật liệu C, một tạp chí của Hội Hóa học Hoàng gia. Oxit sắt (III) là một trong những oxit phổ biến nhất trên Trái Đất. Nó chủ yếu được tìm thấy dưới dạng khoáng chất hematit (hoặc oxit sắt alpha, α-Fe2O3). Một biến thể ổn định và phổ biến khác là maghemite (hoặc biến thể gamma, γ-Fe2O3). Loại trước được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp như một chất tạo màu đỏ, và loại sau như một phương tiện ghi từ. Hai biến thể này không chỉ khác nhau về cấu trúc tinh thể (oxit sắt alpha có syngony lục giác và oxit sắt gamma có syngony lập phương) mà còn về tính chất từ. Ngoài các dạng oxit sắt (III) này, còn có những biến đổi kỳ lạ hơn như epsilon-, beta-, zeta- và thậm chí là dạng thủy tinh. Pha hấp dẫn nhất là oxit sắt epsilon, ε-Fe2O3. Biến đổi này có lực kháng từ cực cao (khả năng của vật liệu chống lại từ trường bên ngoài). Độ bền đạt tới 20 kOe ở nhiệt độ phòng, tương đương với các thông số của nam châm dựa trên các nguyên tố đất hiếm đắt tiền. Hơn nữa, vật liệu hấp thụ bức xạ điện từ trong dải tần số dưới terahertz (100-300 GHz) thông qua hiệu ứng cộng hưởng sắt từ tự nhiên. Tần số của cộng hưởng như vậy là một trong những tiêu chí để sử dụng vật liệu trong các thiết bị truyền thông không dây - tiêu chuẩn 4G sử dụng megahertz và 5G sử dụng hàng chục gigahertz. Có kế hoạch sử dụng dải dưới terahertz làm dải hoạt động trong công nghệ không dây thế hệ thứ sáu (6G), đang được chuẩn bị để đưa vào cuộc sống của chúng ta từ đầu những năm 2030. Vật liệu thu được phù hợp để sản xuất các đơn vị chuyển đổi hoặc mạch hấp thụ ở các tần số này. Ví dụ, bằng cách sử dụng bột nano ε-Fe2O3 tổng hợp, có thể tạo ra các loại sơn hấp thụ sóng điện từ và do đó bảo vệ các phòng khỏi các tín hiệu bên ngoài và bảo vệ tín hiệu khỏi sự chặn từ bên ngoài. Bản thân ε-Fe2O3 cũng có thể được sử dụng trong các thiết bị thu sóng 6G. Oxit sắt epsilon là một dạng oxit sắt cực kỳ hiếm và khó có được. Ngày nay, nó được sản xuất với số lượng rất nhỏ, với quá trình này mất tới một tháng. Tất nhiên, điều này loại trừ ứng dụng rộng rãi của nó. Các tác giả của nghiên cứu đã phát triển một phương pháp tổng hợp nhanh oxit sắt epsilon có khả năng giảm thời gian tổng hợp xuống còn một ngày (tức là thực hiện một chu kỳ đầy đủ nhanh hơn 30 lần!) và tăng số lượng sản phẩm thu được. Kỹ thuật này dễ tái tạo, rẻ và có thể dễ dàng triển khai trong công nghiệp, và các vật liệu cần thiết cho quá trình tổng hợp - sắt và silic - nằm trong số các nguyên tố phong phú nhất trên Trái đất. “Mặc dù pha oxit sắt epsilon đã thu được ở dạng tinh khiết từ khá lâu, vào năm 2004, nhưng nó vẫn chưa được ứng dụng trong công nghiệp do tính phức tạp của quá trình tổng hợp, ví dụ như làm môi trường để ghi từ. Chúng tôi đã đơn giản hóa công nghệ đáng kể”, Evgeny Gorbachev, nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Khoa Khoa học Vật liệu thuộc Đại học Tổng hợp Moscow và là tác giả đầu tiên của công trình này cho biết. Chìa khóa để ứng dụng thành công các vật liệu có đặc điểm phá kỷ lục là nghiên cứu các đặc tính vật lý cơ bản của chúng. Nếu không có nghiên cứu chuyên sâu, vật liệu có thể bị lãng quên trong nhiều năm, như đã xảy ra nhiều lần trong lịch sử khoa học. Chính sự kết hợp của các nhà khoa học vật liệu tại Đại học Tổng hợp Moscow, những người đã tổng hợp hợp chất này, và các nhà vật lý tại MIPT, những người đã nghiên cứu chi tiết về nó, đã làm cho sự phát triển này thành công.
Thời gian đăng: 04-07-2022 