Anyagtudósok gyors módszert dolgoztak ki az epsilon vas-oxid előállítására, és bebizonyították, hogy ez az alapanyag a következő generációs kommunikációs eszközök számára ígéretes. Kiváló mágneses tulajdonságai miatt az egyik legkeresettebb anyag, például a kommunikációs eszközök közelgő 6G generációjához és a tartós mágneses rögzítéshez. A munkát a Journal of Materials Chemistry C című folyóiratban tették közzé.
A vas-oxid (III) az egyik legelterjedtebb oxid a Földön. Leginkább a hematit (vagy alfa-vasoxid, α-Fe2O3) ásvány formájában fordul elő. Egy másik stabil és gyakori módosulata a maghemit (vagy gamma-modifikáció, γ-Fe2O3). Az előbbit széles körben használják az iparban vörös pigmentként, az utóbbit pedig mágneses adathordozóként. A két modifikáció nemcsak kristályszerkezetében (az alfa-vas-oxidot hexagonális, a gamma-vas-oxidot pedig köbös kristályok jellemzik), hanem mágneses tulajdonságaiban is különbözik.
A vas-oxid (III) e formáin kívül léteznek egzotikusabb módosulatok is, mint például az epsilon-, béta-, zéta-, sőt az üveges változat is. A legvonzóbb a high-tech ipar számára az epsilon vas-oxid, az ε-Fe2O3. Ennek a változatnak rendkívül nagy a koercitív ereje (az anyag képessége, hogy ellenálljon a külső mágneses térnek). Az erő szobahőmérsékleten eléri a 20 kOe-t, ami a drága ritkaföldfém-elemeken alapuló mágnesek paramétereihez hasonlítható. Ezenkívül az anyag a természetes ferromágneses rezonancia hatására elnyeli az elektromágneses sugárzást a szubterahertzes frekvenciatartományban (100-300 GHz), amelynek frekvenciája az egyik kritériuma az anyagok vezeték nélküli kommunikációs eszközökben való felhasználásának (a 4G szabvány megahertzes, az 5G pedig több tíz gigahertzes frekvenciákat használ). A tervek szerint a hatodik generációs (6G) vezeték nélküli technológiában, amelyet a 2030-as évek elejétől készülnek aktívan bevezetni az életünkbe, a terahertz alatti tartományt fogják munkatartományként használni - írja a Moszkvai Fizikai és Technológiai Intézet (MIPT) híroldala.
Az így kapott anyag alkalmas átalakító egységek vagy abszorber áramkörök gyártására ezeken a frekvenciákon. A kompozit ε-Fe2O3 nanoporok felhasználásával például olyan festékek előállítására lesz lehetőség, amelyek elnyelik az elektromágneses hullámokat, és így árnyékolják a helyiségeket a külső jelektől, illetve megvédik a jeleket a kívülről érkező lehallgatástól. Az ε-Fe2O3 maga is felhasználható 6G vételi eszközökben.
Az epsilon vas-oxid a vas-oxid rendkívül ritka és nehezen kinyerhető formája. Ma nagyon kis mennyiségben állítják elő, és maga a folyamat akár egy hónapig is eltarthat. Ez természetesen kizárja széles körű alkalmazását. A tanulmány szerzői olyan módszert dolgoztak ki az epsilon vas-oxid gyorsított szintézisére, amely képes a szintézis idejét egy napra csökkenteni (azaz egy teljes ciklust több mint 30-szor gyorsabban elvégezni!) és a keletkező termék mennyiségét növelni. A technika egyszerűen reprodukálható, olcsó és könnyen alkalmazható az iparban, a szintézishez szükséges anyagok - vas és szilícium - pedig a Földön a legnagyobb mennyiségben előforduló elemek közé tartoznak.
"Bár az epsilon-vas-oxid fázist már viszonylag régen, 2004-ben sikerült tiszta formában előállítani, a szintézis bonyolultsága miatt még mindig nem talált ipari alkalmazásra, például mágneses rögzítés hordozójaként. Nekünk sikerült jelentősen leegyszerűsíteni a technológiát" - mondja Jevgenyij Gorbacsov, a Moszkvai Állami Egyetem anyagtudományi tanszékének kutatója, a tanulmány első szerzője.
"Az ilyen magas ferromágneses rezonanciafrekvenciával rendelkező anyagok hatalmas gyakorlati alkalmazási potenciállal rendelkeznek. Napjainkban a terahertzes technológia virágzik. Ide tartozik a dolgok internete, az ultragyors kommunikáció, a szűkebb értelemben vett tudományos eszközök, és ez a következő generációs orvosi technológia. Míg a tavaly nagy népszerűségnek örvendő 5G szabvány több tíz gigahertzes frekvenciákon működik, addig anyagaink megnyitják az utat a lényegesen magasabb (több száz gigahertzes) frekvenciák felé, ami azt jelenti, hogy már a 6G-vel és magasabb szabványokkal foglalkozunk. Most már a mérnökökön múlik, örömmel osztjuk meg velük az információkat, és alig várjuk, hogy 6G-s telefont tarthassunk a kezünkben" - mondta Dr. Ljudmila Aljabjeva, a terahertzes spektroszkópiával foglalkozó MIPT Laboratórium vezető kutatója, ahol a terahertzes kutatásokat végezték.
