과학자들은 6에 대한 자기 나노 분말을 얻습니다지테크놀로지
Newswise — 재료 과학자들이 엡실론 산화철을 생산하는 빠른 방법을 개발했으며 차세대 통신 장치에 대한 가능성을 입증했습니다. 뛰어난 자기 특성으로 인해 다가오는 6G 세대 통신 장치 및 내구성 있는 자기 기록과 같이 가장 탐나는 재료 중 하나입니다. 이번 연구 결과는 영국 왕립화학회(Royal Society of Chemistry) 저널인 Journal of Materials Chemistry C에 게재됐다. 산화철(III)은 지구상에서 가장 널리 퍼져 있는 산화물 중 하나입니다. 그것은 주로 광물 적철광(또는 알파 산화철, α-Fe2O3)으로 발견됩니다. 또 다른 안정적이고 일반적인 변형은 마그헤마이트(또는 감마 변형, γ-Fe2O3)입니다. 전자는 적색안료로 산업계에서 널리 사용되고 후자는 자기기록매체로 널리 사용된다. 두 가지 변형은 결정 구조(알파-산화철은 육각형 결합을 갖고 감마-산화철은 입방형 결합을 가짐)뿐만 아니라 자기적 특성도 다릅니다. 이러한 형태의 산화철(III) 외에도 엡실론-, 베타-, 제타-, 심지어 유리질과 같은 더 이국적인 변형이 있습니다. 가장 매력적인 상은 엡실론 산화철, ε-Fe2O3입니다. 이 변형은 보자력(외부 자기장에 저항하는 재료의 능력)이 매우 높습니다. 강도는 실온에서 20kOe에 이르며 이는 값비싼 희토류 원소를 기반으로 한 자석의 매개변수와 비슷합니다. 또한 이 소재는 자연적인 강자성 공명 효과를 통해 테라헤르츠 미만 주파수 범위(100-300GHz)의 전자기 복사를 흡수합니다. 이러한 공진의 주파수는 무선 통신 장치(4G)에 소재를 사용하는 기준 중 하나입니다. 표준은 메가헤르츠를 사용하고 5G는 수십 기가헤르츠를 사용합니다. 2030년대 초반부터 우리 생활에 본격적으로 도입될 준비를 하고 있는 6세대(6G) 무선기술에서는 테라헤르츠 이하 대역을 작동거리로 활용할 계획이다. 결과 재료는 이러한 주파수에서 변환 장치 또는 흡수 회로를 생산하는 데 적합합니다. 예를 들어 복합 ε-Fe2O3 나노분말을 사용하면 전자기파를 흡수하여 외부 신호로부터 방을 보호하고 외부 신호가 차단되지 않도록 보호하는 페인트를 만드는 것이 가능합니다. ε-Fe2O3 자체도 6G 수신 장치에 사용할 수 있다. 엡실론 산화철은 극히 드물고 얻기 어려운 산화철 형태입니다. 현재는 아주 적은 양만 생산되고 있으며, 공정 자체에 최대 한 달이 소요됩니다. 물론 이는 광범위한 적용을 배제합니다. 해당 연구의 저자는 합성 시간을 하루로 단축하고(즉, 전체 사이클을 30배 이상 빠르게 수행) 결과 제품의 양을 늘릴 수 있는 엡실론 산화철의 가속 합성 방법을 개발했습니다. . 이 기술은 재현이 간단하고 저렴하며 산업계에서 쉽게 구현할 수 있으며, 합성에 필요한 재료인 철과 실리콘은 지구상에서 가장 풍부한 원소 중 하나입니다. “입실론-산화철 상은 비교적 오래 전인 2004년에 순수한 형태로 얻어졌지만, 합성의 복잡성으로 인해 자기 기록 매체 등의 산업적 응용이 여전히 이루어지지 않았습니다. 우리는 기술을 상당히 단순화할 수 있었습니다.”라고 모스크바 주립대학교 재료과학과 박사과정 학생이자 해당 연구의 첫 번째 저자인 Evgeny Gorbachev가 말했습니다. 기록적인 특성을 지닌 재료를 성공적으로 적용하는 열쇠는 재료의 기본적인 물리적 특성에 대한 연구입니다. 심층적인 연구 없이는 과학의 역사에서 여러 번 일어났던 것처럼 그 자료는 수년 동안 당연히 잊혀질 수 있습니다. 이 화합물을 합성한 모스크바 주립대학의 재료 과학자들과 이를 자세히 연구한 MIPT의 물리학자들이 협력하여 개발이 성공할 수 있었습니다.
게시 시간: 2022년 7월 4일 