Mae gwyddonwyr yn cael Nanopopwdwr Magnetig am 6G Technoleg
Newswise - Mae gwyddonwyr deunydd wedi datblygu dull cyflym o gynhyrchu epsilon haearn ocsid ac wedi dangos ei addewid ar gyfer dyfeisiau cyfathrebu cenhedlaeth nesaf. Mae ei briodweddau magnetig rhagorol yn ei wneud yn un o'r deunyddiau mwyaf poblogaidd, megis ar gyfer y genhedlaeth 6G o ddyfeisiau cyfathrebu sydd ar ddod ac ar gyfer recordio magnetig gwydn. Cyhoeddwyd y gwaith yn y Journal of Materials Chemistry C, cyfnodolyn y Royal Society of Chemistry. Haearn ocsid (III) yw un o'r ocsidau mwyaf cyffredin ar y Ddaear. Fe'i darganfyddir yn bennaf fel y hematite mwynol (neu alffa haearn ocsid, α-Fe2O3). Addasiad sefydlog a chyffredin arall yw maghemite (neu addasiad gama, γ-Fe2O3). Defnyddir y cyntaf yn eang mewn diwydiant fel pigment coch, a'r olaf fel cyfrwng recordio magnetig. Mae'r ddau addasiad yn wahanol nid yn unig o ran adeiledd crisialog (mae gan alffa-haearn ocsid syngoni hecsagonol ac mae gan gama-haearn ocsid syngoni ciwbig) ond hefyd mewn priodweddau magnetig. Yn ogystal â'r mathau hyn o haearn ocsid (III), mae yna addasiadau mwy egsotig fel epsilon-, beta-, zeta-, a hyd yn oed gwydrog. Y cyfnod mwyaf deniadol yw epsilon haearn ocsid, ε-Fe2O3. Mae gan yr addasiad hwn rym gorfodi hynod o uchel (gallu'r deunydd i wrthsefyll maes magnetig allanol). Mae'r cryfder yn cyrraedd 20 kOe ar dymheredd ystafell, sy'n debyg i baramedrau magnetau yn seiliedig ar elfennau daear prin drud. Ar ben hynny, mae'r deunydd yn amsugno ymbelydredd electromagnetig yn yr ystod amledd is-terahertz (100-300 GHz) trwy effaith cyseiniant fferromagnetig naturiol. Mae amlder cyseiniant o'r fath yn un o'r meini prawf ar gyfer defnyddio deunyddiau mewn dyfeisiau cyfathrebu diwifr - y 4G mae safonol yn defnyddio megahertz ac mae 5G yn defnyddio degau o gigahertz. Mae yna gynlluniau i ddefnyddio'r ystod sub-terahertz fel ystod waith yn y dechnoleg ddiwifr chweched cenhedlaeth (6G), sy'n cael ei baratoi ar gyfer cyflwyniad gweithredol yn ein bywydau o ddechrau'r 2030au. Mae'r deunydd canlyniadol yn addas ar gyfer cynhyrchu unedau trosi neu gylchedau amsugno ar yr amleddau hyn. Er enghraifft, trwy ddefnyddio nano-owders ε-Fe2O3 cyfansawdd bydd yn bosibl gwneud paent sy'n amsugno tonnau electromagnetig ac felly'n cysgodi ystafelloedd rhag signalau allanol, ac yn amddiffyn signalau rhag rhyng-gipio o'r tu allan. Gellir defnyddio'r ε-Fe2O3 ei hun hefyd mewn dyfeisiau derbyn 6G. Mae haearn ocsid epsilon yn ffurf hynod o brin ac anodd ei gael o haearn ocsid. Heddiw, mae'n cael ei gynhyrchu mewn symiau bach iawn, gyda'r broses ei hun yn cymryd hyd at fis. Mae hyn, wrth gwrs, yn diystyru ei gymhwysiad eang. Datblygodd awduron yr astudiaeth ddull ar gyfer synthesis carlam o ocsid haearn epsilon sy'n gallu lleihau'r amser synthesis i ddiwrnod (hynny yw, cynnal cylchred llawn o fwy na 30 gwaith yn gyflymach!) a chynyddu maint y cynnyrch canlyniadol . Mae'r dechneg yn syml i'w hatgynhyrchu, yn rhad a gellir ei gweithredu'n hawdd mewn diwydiant, ac mae'r deunyddiau sydd eu hangen ar gyfer y synthesis - haearn a silicon - ymhlith yr elfennau mwyaf helaeth ar y Ddaear. “Er bod y cyfnod epsilon-haearn ocsid wedi’i sicrhau mewn ffurf bur yn gymharol bell yn ôl, yn 2004, nid yw wedi dod o hyd i gymhwysiad diwydiannol o hyd oherwydd cymhlethdod ei synthesis, er enghraifft fel cyfrwng ar gyfer recordio magnetig. Rydyn ni wedi llwyddo i symleiddio’r dechnoleg yn sylweddol,” meddai Evgeny Gorbachev, myfyriwr PhD yn Adran Gwyddorau Deunyddiau ym Mhrifysgol Talaith Moscow ac awdur cyntaf y gwaith. Yr allwedd i gymhwyso deunyddiau â nodweddion sy'n torri record yn llwyddiannus yw ymchwil i'w priodweddau ffisegol sylfaenol. Heb astudiaeth fanwl, efallai y bydd y deunydd yn cael ei anghofio'n anhaeddiannol am flynyddoedd lawer, fel sydd wedi digwydd fwy nag unwaith yn hanes gwyddoniaeth. Y tandem o wyddonwyr deunyddiau ym Mhrifysgol Talaith Moscow, a syntheseiddio'r cyfansoddyn, a ffisegwyr yn MIPT, a'i astudiwyd yn fanwl, a wnaeth y datblygiad yn llwyddiant.
Amser post: Gorff-04-2022 