მეცნიერებმა მიიღეს მაგნიტური ნანოფხვნილი 6-ისთვისG ტექნოლოგია
Newswise — მასალის მეცნიერებმა შეიმუშავეს სწრაფი მეთოდი ეპსილონის რკინის ოქსიდის წარმოებისთვის და აჩვენეს მისი დაპირება შემდეგი თაობის საკომუნიკაციო მოწყობილობებისთვის. მისი გამორჩეული მაგნიტური თვისებები მას ერთ-ერთ ყველაზე სასურველ მასალად აქცევს, როგორიცაა მომავალი 6G თაობის საკომუნიკაციო მოწყობილობებისთვის და გამძლე მაგნიტური ჩაწერისთვის. ნაშრომი გამოქვეყნდა ჟურნალში Materials Chemistry C, ქიმიის სამეფო საზოგადოების ჟურნალში. რკინის ოქსიდი (III) ერთ-ერთი ყველაზე გავრცელებული ოქსიდია დედამიწაზე. ის ძირითადად გვხვდება ჰემატიტის მინერალის სახით (ან ალფა რკინის ოქსიდი, α-Fe2O3). კიდევ ერთი სტაბილური და გავრცელებული მოდიფიკაცია არის მაგემიტი (ან გამა მოდიფიკაცია, γ-Fe2O3). პირველი ფართოდ გამოიყენება ინდუსტრიაში, როგორც წითელი პიგმენტი, ხოლო მეორე, როგორც მაგნიტური ჩამწერი საშუალება. ორი მოდიფიკაცია განსხვავდება არა მხოლოდ კრისტალური სტრუქტურით (ალფა-რკინის ოქსიდს აქვს ექვსკუთხა სინგონია და გამა-რკინის ოქსიდს აქვს კუბური სინგონია), არამედ მაგნიტური თვისებებითაც. რკინის ოქსიდის (III) ამ ფორმების გარდა, არსებობს უფრო ეგზოტიკური მოდიფიკაციები, როგორიცაა epsilon-, beta-, zeta- და თუნდაც მინის. ყველაზე მიმზიდველი ფაზა არის ეფსილონის რკინის ოქსიდი, ε-Fe2O3. ამ მოდიფიკაციას აქვს უკიდურესად მაღალი იძულებითი ძალა (მასალის უნარი გაუძლოს გარე მაგნიტურ ველს). სიძლიერე აღწევს 20 kOe-ს ოთახის ტემპერატურაზე, რაც შედარებულია ძვირადღირებული იშვიათი დედამიწის ელემენტებზე დაფუძნებული მაგნიტების პარამეტრებთან. გარდა ამისა, მასალა შთანთქავს ელექტრომაგნიტურ გამოსხივებას სუბტერაჰერცის სიხშირის დიაპაზონში (100-300 გჰც) ბუნებრივი ფერომაგნიტური რეზონანსის ეფექტით. ასეთი რეზონანსის სიხშირე არის ერთ-ერთი კრიტერიუმი მასალების გამოყენების უსადენო საკომუნიკაციო მოწყობილობებში - 4G. სტანდარტი იყენებს მეგაჰერცს და 5G იყენებს ათობით გიგაჰერცს. იგეგმება ქვეტერაჰერცის დიაპაზონის გამოყენება, როგორც სამუშაო დიაპაზონი მეექვსე თაობის (6G) უკაბელო ტექნოლოგიაში, რომელიც მზადდება ჩვენს ცხოვრებაში აქტიური დანერგვისთვის 2030-იანი წლების დასაწყისიდან. შედეგად მიღებული მასალა შესაფერისია ამ სიხშირეებზე კონვერტაციის ერთეულების ან შთამნთქმელი სქემების წარმოებისთვის. მაგალითად, კომპოზიციური ε-Fe2O3 ნანოფხვნილების გამოყენებით შესაძლებელი იქნება საღებავების დამზადება, რომელიც შთანთქავს ელექტრომაგნიტურ ტალღებს და ამით იცავს ოთახებს უცხო სიგნალებისგან და იცავს სიგნალებს გარედან. თავად ε-Fe2O3 ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას 6G მიმღებ მოწყობილობებში. ეფსილონის რკინის ოქსიდი არის რკინის ოქსიდის უკიდურესად იშვიათი და ძნელად მოსაპოვებელი ფორმა. დღეს ის ძალიან მცირე რაოდენობით იწარმოება, თავად პროცესი ერთ თვემდე გრძელდება. ეს, რა თქმა უნდა, გამორიცხავს მის ფართო გამოყენებას. კვლევის ავტორებმა შეიმუშავეს ეპსილონის რკინის ოქსიდის დაჩქარებული სინთეზის მეთოდი, რომელსაც შეუძლია შეამციროს სინთეზის დრო ერთ დღემდე (ანუ სრული ციკლის განხორციელება 30-ჯერ უფრო სწრაფად!) და გაზარდოს მიღებული პროდუქტის რაოდენობა. . ტექნიკა მარტივია რეპროდუცირებისთვის, იაფია და ადვილად შეიძლება განხორციელდეს ინდუსტრიაში, ხოლო სინთეზისთვის საჭირო მასალები - რკინა და სილიციუმი - დედამიწაზე ყველაზე უხვად ელემენტებს შორისაა. „მიუხედავად იმისა, რომ ეფსილონი-რკინის ოქსიდის ფაზა სუფთა სახით იქნა მიღებული შედარებით დიდი ხნის წინ, 2004 წელს, სინთეზის სირთულის გამო მას ჯერ კიდევ არ ჰპოვა ინდუსტრიული გამოყენება, მაგალითად, როგორც საშუალება მაგნიტური ჩაწერისთვის. ჩვენ შევძელით ტექნოლოგიის მნიშვნელოვნად გამარტივება“, - ამბობს ევგენი გორბაჩოვი, მოსკოვის სახელმწიფო უნივერსიტეტის მასალების მეცნიერებათა დეპარტამენტის დოქტორანტი და ნაშრომის პირველი ავტორი. რეკორდული მახასიათებლების მქონე მასალების წარმატებული გამოყენების გასაღები არის მათი ფუნდამენტური ფიზიკური თვისებების კვლევა. სიღრმისეული შესწავლის გარეშე, მასალა შეიძლება მრავალი წლის განმავლობაში დაუმსახურებლად მივიწყდეს, როგორც ეს არაერთხელ მოხდა მეცნიერების ისტორიაში. სწორედ მოსკოვის სახელმწიფო უნივერსიტეტის მასალების მეცნიერთა ტანდემმა მოახდინა ნაერთის სინთეზირება და MIPT-ის ფიზიკოსებმა, რომლებმაც ის დეტალურად შეისწავლეს, განაპირობა განვითარება წარმატებული.
გამოქვეყნების დრო: ივლის-04-2022 