นักวิทยาศาสตร์ได้รับผงแม่เหล็กนาโนเป็นเวลา 6 ปีจีเทคโนโลยี
Newswise — นักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุได้พัฒนาวิธีการที่รวดเร็วในการผลิตเอปไซลอนไอรอนออกไซด์ และแสดงให้เห็นถึงคำมั่นสัญญาสำหรับอุปกรณ์สื่อสารยุคหน้า คุณสมบัติทางแม่เหล็กที่โดดเด่นทำให้เป็นหนึ่งในวัสดุที่เป็นที่ต้องการมากที่สุด เช่น สำหรับอุปกรณ์สื่อสารรุ่น 6G ที่กำลังจะมาถึง และสำหรับการบันทึกด้วยแม่เหล็กที่ทนทาน งานนี้ตีพิมพ์ในวารสาร Journal of Materials Chemistry C ซึ่งเป็นวารสารของ Royal Society of Chemistry เหล็กออกไซด์ (III) เป็นหนึ่งในออกไซด์ที่แพร่หลายมากที่สุดในโลก ส่วนใหญ่จะพบเป็นแร่ออกไซด์ (หรืออัลฟ่าเหล็กออกไซด์, α-Fe2O3) การดัดแปลงทั่วไปที่เสถียรอีกอย่างหนึ่งคือแมกฮีไมต์ (หรือการดัดแปลงแกมมา γ-Fe2O3) แบบแรกใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมในฐานะเม็ดสีแดง และแบบหลังเป็นสื่อบันทึกแม่เหล็ก การปรับเปลี่ยนทั้งสองแตกต่างกันไม่เพียงแต่ในโครงสร้างผลึกเท่านั้น (อัลฟา-เหล็กออกไซด์มีซิงโกนีหกเหลี่ยม และแกมมา-เหล็กออกไซด์มีซิงโกนีลูกบาศก์) แต่ยังมีคุณสมบัติทางแม่เหล็กด้วย นอกจากเหล็กออกไซด์ (III) รูปแบบเหล่านี้แล้ว ยังมีการดัดแปลงที่แปลกใหม่อีกมากมาย เช่น เอปซิลอน, เบตา, ซีตา และแม้แต่แก้ว ระยะที่น่าสนใจที่สุดคือเอปไซลอนเหล็กออกไซด์ ε-Fe2O3 การปรับเปลี่ยนนี้มีแรงบีบบังคับที่สูงมาก (ความสามารถของวัสดุในการต้านทานสนามแม่เหล็กภายนอก) ความแรงถึง 20 kOe ที่อุณหภูมิห้องซึ่งเทียบได้กับพารามิเตอร์ของแม่เหล็กที่ใช้ธาตุหายากที่มีราคาแพง นอกจากนี้ วัสดุยังดูดซับรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงความถี่ต่ำกว่าเทราเฮิร์ตซ์ (100-300 GHz) ผ่านผลของการสั่นพ้องของแม่เหล็กไฟฟ้าตามธรรมชาติ ความถี่ของการสั่นพ้องดังกล่าวเป็นหนึ่งในเกณฑ์สำหรับการใช้วัสดุในอุปกรณ์สื่อสารไร้สาย – 4G มาตรฐานใช้เมกะเฮิรตซ์ และ 5G ใช้หลายสิบกิกะเฮิรตซ์ มีแผนที่จะใช้ช่วงความถี่ต่ำกว่าเฮิร์ตซ์เป็นช่วงทำงานในเทคโนโลยีไร้สายรุ่นที่ 6 (6G) ซึ่งกำลังเตรียมพร้อมสำหรับการใช้งานในชีวิตของเราตั้งแต่ต้นปี 2030 วัสดุที่ได้นั้นเหมาะสำหรับการผลิตหน่วยแปลงหรือวงจรดูดซับที่ความถี่เหล่านี้ ตัวอย่างเช่น โดยการใช้ผงนาโนคอมโพสิต ε-Fe2O3 จะสามารถสร้างสีที่ดูดซับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและป้องกันห้องจากสัญญาณภายนอก และปกป้องสัญญาณจากการสกัดกั้นจากภายนอก นอกจากนี้ ε-Fe2O3 ยังสามารถใช้ในอุปกรณ์รับสัญญาณ 6G ได้อีกด้วย เอปซิลอนเหล็กออกไซด์เป็นเหล็กออกไซด์ในรูปแบบที่หายากมากและหาได้ยาก ปัจจุบันมีการผลิตในปริมาณที่น้อยมาก โดยกระบวนการนี้ใช้เวลาถึงหนึ่งเดือน แน่นอนว่านี่เป็นการยกเว้นการใช้งานที่แพร่หลาย ผู้เขียนการศึกษาได้พัฒนาวิธีการเร่งการสังเคราะห์เอปไซลอนเหล็กออกไซด์ซึ่งสามารถลดเวลาการสังเคราะห์ลงเหลือหนึ่งวัน (นั่นคือดำเนินการเต็มรอบเร็วขึ้นมากกว่า 30 เท่า!) และเพิ่มปริมาณของผลิตภัณฑ์ที่ได้ . เทคนิคนี้ทำซ้ำได้ง่าย ราคาถูก และนำไปใช้งานได้ง่ายในอุตสาหกรรม และวัสดุที่จำเป็นสำหรับการสังเคราะห์ เช่น เหล็กและซิลิคอน ถือเป็นองค์ประกอบที่มีมากที่สุดในโลก “แม้ว่าเฟสเอปไซลอน-ไอรอนออกไซด์จะได้มาในรูปแบบบริสุทธิ์เมื่อนานมาแล้ว แต่ในปี 2547 แต่ก็ยังไม่พบการใช้งานทางอุตสาหกรรมเนื่องจากความซับซ้อนของการสังเคราะห์ เช่น เป็นสื่อกลางสำหรับการบันทึกทางแม่เหล็ก เราจัดการเพื่อลดความซับซ้อนของเทคโนโลยีได้อย่างมาก” Evgeny Gorbachev นักศึกษาปริญญาเอกภาควิชาวัสดุศาสตร์ที่ Moscow State University และเป็นผู้เขียนผลงานคนแรกกล่าว กุญแจสำคัญสู่ความสำเร็จในการใช้วัสดุที่มีลักษณะทำลายสถิติคือการวิจัยเกี่ยวกับคุณสมบัติทางกายภาพพื้นฐานของวัสดุ หากไม่มีการศึกษาเชิงลึก เนื้อหานี้อาจถูกลืมไปอย่างไม่สมควรเป็นเวลาหลายปี ดังเช่นที่เคยเกิดขึ้นมากกว่าหนึ่งครั้งในประวัติศาสตร์วิทยาศาสตร์ นักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุจากมหาวิทยาลัยแห่งรัฐมอสโกซึ่งเป็นผู้สังเคราะห์สารประกอบและนักฟิสิกส์ที่ MIPT ซึ่งเป็นผู้ศึกษารายละเอียดเกี่ยวกับสารประกอบดังกล่าว ร่วมกันทำให้การพัฒนาประสบความสำเร็จ
เวลาโพสต์: Jul-04-2022 