과학자들은 6년 동안 자성 나노 분말을 얻었습니다.G 테크놀로지
뉴스와이즈 — 재료 과학자들이 엡실론 산화철을 빠르게 생산하는 방법을 개발하여 차세대 통신 기기에 대한 가능성을 입증했습니다. 뛰어난 자기적 특성 덕분에 엡실론 산화철은 차세대 6G 통신 기기 및 내구성 있는 자기 기록 장치 등 가장 주목받는 소재 중 하나입니다. 이 연구는 영국 왕립화학회(Royal Society of Chemistry)의 학술지인 Journal of Materials Chemistry C에 게재되었습니다. 산화철(III)은 지구상에서 가장 널리 분포하는 산화물 중 하나입니다. 주로 적철광(또는 알파 산화철, α-Fe2O3)으로 발견됩니다. 또 다른 안정적이고 흔한 변성체는 마그헤마이트(또는 감마 변성체, γ-Fe2O3)입니다. 전자는 산업계에서 적색 안료로, 후자는 자기 기록 매체로 널리 사용됩니다. 두 변성체는 결정 구조(알파 산화철은 육방 정합, 감마 산화철은 입방 정합)뿐만 아니라 자기적 특성도 서로 다릅니다. 이러한 산화철(III) 형태 외에도 엡실론, 베타, 제타, 심지어 유리질과 같은 더욱 특이한 변형 형태가 있습니다. 가장 매력적인 상은 엡실론 산화철(ε-Fe2O3)입니다. 이 변형은 매우 높은 보자력(외부 자기장에 저항하는 재료의 능력)을 갖습니다. 강도는 실온에서 20kOe에 달하며, 이는 고가의 희토류 원소 기반 자석의 매개변수와 유사합니다. 또한, 이 재료는 자연 강자성 공명 효과를 통해 테라헤르츠 미만의 주파수 범위(100~300GHz)에서 전자기파를 흡수합니다. 이러한 공명 주파수는 무선 통신 기기에 재료를 사용하는 기준 중 하나입니다. 4G 표준은 메가헤르츠를 사용하고 5G는 수십 기가헤르츠를 사용합니다. 2030년대 초부터 우리 생활 속에 본격적으로 도입될 예정인 6세대(6G) 무선기술에서는 서브테라헤르츠 대역을 통신 대역으로 활용할 계획입니다. 생성된 재료는 이러한 주파수에서 변환 장치 또는 흡수 회로를 제작하는 데 적합합니다. 예를 들어, 복합 ε-Fe2O3 나노분말을 사용하면 전자파를 흡수하여 실내를 외부 신호로부터 차폐하고 외부 신호 간섭을 방지하는 페인트를 제작할 수 있습니다. ε-Fe2O3 자체도 6G 수신 장치에 사용할 수 있습니다. 엡실론 산화철은 매우 희귀하고 얻기 어려운 형태의 산화철입니다. 오늘날 이 산화철은 매우 소량으로 생산되며, 공정 자체만으로도 최대 한 달이 걸립니다. 물론 이는 광범위한 적용을 배제합니다. 이 연구의 저자들은 합성 시간을 하루로 단축하고(즉, 전체 사이클을 30배 이상 빠르게 수행할 수 있습니다!) 결과물의 양을 늘릴 수 있는 엡실론 산화철의 가속 합성법을 개발했습니다. 이 기술은 재현이 간단하고 저렴하며 산업에 쉽게 적용할 수 있으며, 합성에 필요한 재료인 철과 실리콘은 지구상에서 가장 풍부한 원소 중 하나입니다. "엡실론-산화철 상은 비교적 오래전인 2004년에 순수한 형태로 얻어졌지만, 합성 과정의 복잡성으로 인해 자기 기록 매체 등 산업적 응용은 아직 이루어지지 않았습니다. 하지만 저희는 기술을 상당히 단순화하는 데 성공했습니다."라고 모스크바 국립대학교 재료과학부 박사과정생이자 이 연구의 제1저자인 예브게니 고르바초프는 말합니다. 기록적인 특성을 가진 소재의 성공적인 응용을 위한 핵심은 그 소재의 근본적인 물리적 특성에 대한 연구입니다. 심층적인 연구가 없다면, 과학사에서 여러 번 그랬듯이, 이 소재는 부당하게 오랫동안 잊혀질 수 있습니다. 이 화합물을 합성한 모스크바 국립대학교의 재료 과학자들과 이를 세부적으로 연구한 모스크바 공과대학(MIPT)의 물리학자들이 힘을 합쳐 이 개발을 성공으로 이끌었습니다.
게시 시간: 2022년 7월 4일 