Mae gwyddonwyr yn cael powdr nanopwlydd magnetig am 6Technoleg G
Newswise — Mae gwyddonwyr deunyddiau wedi datblygu dull cyflym ar gyfer cynhyrchu ocsid haearn epsilon ac wedi dangos ei addewid ar gyfer dyfeisiau cyfathrebu'r genhedlaeth nesaf. Mae ei briodweddau magnetig rhagorol yn ei wneud yn un o'r deunyddiau mwyaf poblogaidd, fel ar gyfer y genhedlaeth 6G sydd ar ddod o ddyfeisiau cyfathrebu ac ar gyfer recordio magnetig gwydn. Cyhoeddwyd y gwaith yn y Journal of Materials Chemistry C, cyfnodolyn y Gymdeithas Frenhinol Cemeg. Mae ocsid haearn (III) yn un o'r ocsidau mwyaf cyffredin ar y Ddaear. Fe'i ceir yn bennaf fel y mwynau hematit (neu ocsid haearn alffa, α-Fe2O3). Addasiad sefydlog a chyffredin arall yw maghemit (neu addasiad gama, γ-Fe2O3). Defnyddir y cyntaf yn helaeth mewn diwydiant fel pigment coch, a'r olaf fel cyfrwng recordio magnetig. Mae'r ddau addasiad yn wahanol nid yn unig o ran strwythur crisialog (mae gan ocsid haearn alffa syngoni hecsagonol ac mae gan ocsid haearn gama syngoni ciwbig) ond hefyd o ran priodweddau magnetig. Yn ogystal â'r ffurfiau hyn o ocsid haearn (III), mae addasiadau mwy egsotig fel epsilon-, beta-, zeta-, a hyd yn oed gwydrog. Y cyfnod mwyaf deniadol yw ocsid haearn epsilon, ε-Fe2O3. Mae gan yr addasiad hwn rym gorfodol eithriadol o uchel (gallu'r deunydd i wrthsefyll maes magnetig allanol). Mae'r cryfder yn cyrraedd 20 kOe ar dymheredd ystafell, sy'n gymharol â pharamedrau magnetau sy'n seiliedig ar elfennau prin-ddaear drud. Ar ben hynny, mae'r deunydd yn amsugno ymbelydredd electromagnetig yn yr ystod amledd is-terahertz (100-300 GHz) trwy effaith cyseiniant fferomagnetig naturiol. Mae amledd cyseiniant o'r fath yn un o'r meini prawf ar gyfer defnyddio deunyddiau mewn dyfeisiau cyfathrebu diwifr - mae'r safon 4G yn defnyddio megahertz ac mae 5G yn defnyddio degau o gigahertz. Mae cynlluniau i ddefnyddio'r ystod is-terahertz fel ystod weithio yn nhechnoleg ddiwifr y chweched genhedlaeth (6G), sy'n cael ei pharatoi i'w chyflwyno'n weithredol yn ein bywydau o ddechrau'r 2030au. Mae'r deunydd sy'n deillio o hyn yn addas ar gyfer cynhyrchu unedau trosi neu gylchedau amsugno ar yr amleddau hyn. Er enghraifft, trwy ddefnyddio nanopowdrau cyfansawdd ε-Fe2O3 bydd yn bosibl gwneud paent sy'n amsugno tonnau electromagnetig ac felly'n cysgodi ystafelloedd rhag signalau allanol, ac yn amddiffyn signalau rhag cael eu rhyng-gipio o'r tu allan. Gellir defnyddio'r ε-Fe2O3 ei hun hefyd mewn dyfeisiau derbyn 6G. Mae ocsid haearn epsilon yn ffurf hynod brin ac anodd o ocsid haearn i'w gael. Heddiw, fe'i cynhyrchir mewn meintiau bach iawn, gyda'r broses ei hun yn cymryd hyd at fis. Mae hyn, wrth gwrs, yn golygu na ellir ei gymhwyso'n eang. Datblygodd awduron yr astudiaeth ddull ar gyfer synthesis cyflymach ocsid haearn epsilon sy'n gallu lleihau'r amser synthesis i un diwrnod (hynny yw, i gynnal cylch llawn o fwy na 30 gwaith yn gyflymach!) a chynyddu maint y cynnyrch sy'n deillio o hyn. 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 niferus ar y Ddaear. “Er bod y cyfnod ocsid epsilon-haearn wedi’i gael mewn ffurf bur yn gymharol bell yn ôl, yn 2004, nid yw wedi dod o hyd i gymhwysiad diwydiannol eto oherwydd cymhlethdod ei synthesis, er enghraifft fel cyfrwng ar gyfer recordio magnetig. Rydym wedi llwyddo i symleiddio’r dechnoleg yn sylweddol,” meddai Evgeny Gorbachev, myfyriwr PhD yn Adran Gwyddorau Deunyddiau Prifysgol 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, gall y deunydd gael ei anghofio'n annheg am flynyddoedd lawer, fel sydd wedi digwydd fwy nag unwaith yn hanes gwyddoniaeth. Y cydweithrediad rhwng gwyddonwyr deunyddiau ym Mhrifysgol Talaith Moscow, a syntheseiddiodd y cyfansoddyn, a ffisegwyr yn MIPT, a'i hastudiodd yn fanwl, a wnaeth y datblygiad yn llwyddiant.
Amser postio: Gorff-04-2022 