Wetenschappers verkrijgen magnetische nanopoeder voor 6G-technologie

Update: 9 december 2023

Materiaal wetenschappers hebben een snelle methode ontwikkeld voor de productie van epsilon-ijzeroxide en hebben de belofte ervan voor de volgende generatie communicatieapparatuur aangetoond. De uitstekende magnetische eigenschappen maken het tot een van de meest begeerde materialen, bijvoorbeeld voor de komende 6G-generatie communicatieapparatuur en voor duurzame magnetische opname.

IJzeroxide (III) is een van de meest voorkomende oxiden op aarde. Het wordt meestal gevonden als het mineraal hematiet (of alfa-ijzeroxide, α-Fe2O3). Een andere stabiele en veel voorkomende modificatie is maghemiet (of gamma-modificatie, γ-Fe2O3). De eerste wordt in de industrie veel gebruikt als rood pigment en de laatste als magnetisch opnamemedium. De twee modificaties verschillen niet alleen in kristallijne structuur (alfa-ijzeroxide heeft hexagonale syngonie en gamma-ijzeroxide heeft kubische syngonie), maar ook in magnetische eigenschappen.

Naast deze vormen van ijzeroxide (III) zijn er meer exotische modificaties zoals epsilon-, beta-, zeta- en zelfs glasachtig. De meest aantrekkelijke fase is epsilon ijzeroxide, ε-Fe2O3. Deze modificatie heeft een extreem hoge coërcitiefkracht (het vermogen van het materiaal om weerstand te bieden aan een extern magnetisch veld). De sterkte bereikt 20 kOe bij kamertemperatuur, wat vergelijkbaar is met de parameters van magneten op basis van dure zeldzame aardmetalen. Bovendien absorbeert het materiaal elektromagnetische straling in het sub-terahertz-frequentiebereik (100-300 GHz) door het effect van natuurlijke ferromagnetische resonantie. De frequentie van dergelijke resonantie is een van de criteria voor het gebruik van materialen in draadloze communicatieapparatuur: de 4G-standaard gebruikt megahertz en 5G gebruikt tientallen gigahertz. Er zijn plannen om het sub-terahertz-bereik te gebruiken als werkbereik in de zesde generatie (6G) draadloos technologie, dat wordt voorbereid voor actieve introductie in ons leven vanaf het begin van de jaren dertig.

Het resulterende materiaal is geschikt voor de productie van conversie-eenheden of absorbercircuits bij deze frequenties. Door bijvoorbeeld composiet ε-Fe . te gebruiken2O3 nanopoeders zal het mogelijk zijn om verven te maken die elektromagnetische golven absorberen en zo kamers beschermen tegen externe signalen en beschermen signalen tegen onderschepping van buitenaf. De ε-Fe2O3 zelf kan ook worden gebruikt in 6G-ontvangstapparaten.