მეცნიერებმა 6 საათის განმავლობაში მაგნიტური ნანოფხვნილი მიიღესG ტექნოლოგია
ახალი ამბები — მასალათმცოდნეებმა შეიმუშავეს ეპსილონის რკინის ოქსიდის წარმოების სწრაფი მეთოდი და აჩვენეს მისი პერსპექტივა ახალი თაობის საკომუნიკაციო მოწყობილობებისთვის. მისი გამორჩეული მაგნიტური თვისებები მას ერთ-ერთ ყველაზე სასურველ მასალად აქცევს, მაგალითად, საკომუნიკაციო მოწყობილობების მომავალი 6G თაობისთვის და გამძლე მაგნიტური ჩაწერისთვის. ნაშრომი გამოქვეყნდა ქიმიის სამეფო საზოგადოების ჟურნალ „Journal of Materials Chemistry C“-ში. რკინის ოქსიდი (III) დედამიწაზე ერთ-ერთი ყველაზე გავრცელებული ოქსიდია. ის ძირითადად გვხვდება მინერალ ჰემატიტის (ან ალფა-რკინის ოქსიდის, α-Fe2O3) სახით. კიდევ ერთი სტაბილური და გავრცელებული მოდიფიკაციაა მაგჰემიტი (ან გამა-მოდიფიკაცია, γ-Fe2O3). პირველი ფართოდ გამოიყენება ინდუსტრიაში, როგორც წითელი პიგმენტი, ხოლო მეორე - როგორც მაგნიტური ჩამწერი საშუალება. ეს ორი მოდიფიკაცია განსხვავდება არა მხოლოდ კრისტალური სტრუქტურით (ალფა-რკინის ოქსიდს აქვს ჰექსაგონალური სინგონია, ხოლო გამა-რკინის ოქსიდს - კუბური სინგონია), არამედ მაგნიტური თვისებებითაც. რკინის ოქსიდის (III) ამ ფორმების გარდა, არსებობს უფრო ეგზოტიკური მოდიფიკაციები, როგორიცაა ეპსილონ-, ბეტა-, ზეტა- და თუნდაც მინისებრი. ყველაზე მიმზიდველი ფაზაა ეპსილონ რკინის ოქსიდი, ε-Fe2O3. ამ მოდიფიკაციას აქვს უკიდურესად მაღალი იძულებითი ძალა (მასალის უნარი, გაუძლოს გარე მაგნიტურ ველს). სიძლიერე ოთახის ტემპერატურაზე 20 kOe-ს აღწევს, რაც შედარებადია ძვირადღირებული იშვიათმიწა ელემენტების საფუძველზე შექმნილი მაგნიტების პარამეტრებთან. გარდა ამისა, მასალა შთანთქავს ელექტრომაგნიტურ გამოსხივებას სუბტერაჰერცული სიხშირის დიაპაზონში (100-300 GHz) ბუნებრივი ფერომაგნიტური რეზონანსის ეფექტის საშუალებით. ასეთი რეზონანსის სიხშირე მასალების გამოყენების ერთ-ერთი კრიტერიუმია უკაბელო საკომუნიკაციო მოწყობილობებში - 4G სტანდარტი იყენებს მეგაჰერცს, ხოლო 5G - ათობით გიგაჰერცს. არსებობს გეგმები, რომ სუბტერაჰერცული დიაპაზონი გამოყენებულ იქნას სამუშაო დიაპაზონად მეექვსე თაობის (6G) უკაბელო ტექნოლოგიაში, რომელიც ემზადება ჩვენს ცხოვრებაში აქტიური დანერგვისთვის 2030-იანი წლების დასაწყისიდან. შედეგად მიღებული მასალა გამოდგება ამ სიხშირეებზე გარდამქმნელი ერთეულების ან შთამნთქმელი სქემების წარმოებისთვის. მაგალითად, კომპოზიტური ε-Fe2O3 ნანოფხვნილების გამოყენებით შესაძლებელი იქნება ისეთი საღებავების დამზადება, რომლებიც შთანთქავენ ელექტრომაგნიტურ ტალღებს და ამით დაიცავენ ოთახებს გარე სიგნალებისგან და იცავენ სიგნალებს გარედან ჩაჭრისგან. თავად ε-Fe2O3-ის გამოყენება ასევე შესაძლებელია 6G მიმღებ მოწყობილობებში. ეპსილონის რკინის ოქსიდი რკინის ოქსიდის უკიდურესად იშვიათი და ძნელად მოსაპოვებელი ფორმაა. დღეს ის ძალიან მცირე რაოდენობით იწარმოება, თავად პროცესი კი ერთ თვემდე გრძელდება. ეს, რა თქმა უნდა, გამორიცხავს მის ფართოდ გამოყენებას. კვლევის ავტორებმა შეიმუშავეს ეპსილონის რკინის ოქსიდის დაჩქარებული სინთეზის მეთოდი, რომელსაც შეუძლია სინთეზის დროის ერთ დღემდე შემცირება (ანუ სრული ციკლის 30-ჯერ უფრო სწრაფად განხორციელება!) და შედეგად მიღებული პროდუქტის რაოდენობის გაზრდა. ტექნიკა მარტივი რეპროდუცირებადია, იაფია და მისი მარტივად დანერგვა შესაძლებელია ინდუსტრიაში, ხოლო სინთეზისთვის საჭირო მასალები - რკინა და სილიციუმი - დედამიწაზე ყველაზე გავრცელებულ ელემენტებს შორისაა. „მიუხედავად იმისა, რომ ეპსილონ-რკინის ოქსიდის ფაზა სუფთა სახით შედარებით დიდი ხნის წინ, 2004 წელს იქნა მიღებული, მისი სინთეზის სირთულის გამო, მას ჯერ კიდევ არ ჰქონია სამრეწველო გამოყენება, მაგალითად, მაგნიტური ჩაწერის საშუალებად. ჩვენ შევძელით ტექნოლოგიის მნიშვნელოვნად გამარტივება“, - ამბობს ევგენი გორბაჩოვი, მოსკოვის სახელმწიფო უნივერსიტეტის მასალათმცოდნეობის დეპარტამენტის დოქტორანტი და ნაშრომის პირველი ავტორი. რეკორდული მახასიათებლების მქონე მასალების წარმატებული გამოყენების გასაღები მათი ფუნდამენტური ფიზიკური თვისებების კვლევაა. სიღრმისეული შესწავლის გარეშე, მასალა შეიძლება უსამართლოდ დავიწყებული იყოს მრავალი წლის განმავლობაში, რაც მეცნიერების ისტორიაში არაერთხელ მომხდარა. სწორედ მოსკოვის სახელმწიფო უნივერსიტეტის მასალათმცოდნეების ტანდემმა, რომლებმაც ნაერთი სინთეზირეს, და MIPT-ის ფიზიკოსებმა, რომლებმაც ის დეტალურად შეისწავლეს, განაპირობა შემუშავების წარმატება.
გამოქვეყნების დრო: 2022 წლის 4 ივლისი 