Bilim İnsanları 6G Teknolojisi için Manyetik Nanotoz Elde Ediyor
Malzeme bilimciler, epsilon demir oksit üretmek için hızlı bir yöntem geliştirerek yeni nesil iletişim cihazları için vaatlerini gösterdiler. Olağanüstü manyetik özellikleri, onu yaklaşmakta olan 6G nesli iletişim cihazları ve dayanıklı manyetik kayıt gibi en çok rağbet gören malzemelerden biri haline getiriyor. Çalışma, Kraliyet Kimya Kurumu’nun bir dergisi olan Journal of Materials Chemistry C’de yayınlandı.
Demir oksit (III), dünyadaki en yaygın oksitlerden biridir. Çoğunlukla mineral hematit (veya alfa demir oksit , α-Fe 2 O 3 ) olarak bulunur. Başka bir kararlı ve yaygın bir modifikasyon maghemittir (ya da gama modifikasyonu, γ-Fe 2 O 3 ). İlki endüstride kırmızı pigment olarak, ikincisi ise manyetik kaydedici ortam olarak yaygın olarak kullanılmaktadır. İki modifikasyon sadece kristal yapıda değil (alfa-demir oksitin altıgen uyumu ve gama-demir oksitin kübik uyumu vardır) aynı zamanda manyetik özelliklerde de farklılık gösterir.
Demir oksitin (III) bu formlarına ek olarak, epsilon-, beta-, zeta- ve hatta camsı gibi daha egzotik modifikasyonlar vardır. En çekici faz epsilon demir oksittir, ε-Fe 2 O 3 . Bu modifikasyon, son derece yüksek bir zorlayıcı kuvvete sahiptir (malzemenin harici bir manyetik alana direnme yeteneği). Pahalı, nadir toprak elementlerine dayanan mıknatısların parametreleriyle karşılaştırılabilir olan mukavemet, oda sıcaklığında 20 KOe’ (Coercive Force-Zorlayıcı Kuvvet) ye ulaşır. Ayrıca malzeme, doğal ferromanyetik rezonansın etkisiyle terahertz altı frekans aralığındaki (100-300 GHz) elektromanyetik radyasyonu emer. Bu tür rezonansın frekansı, kablosuz iletişim cihazlarında malzeme kullanımı için kriterlerden biridir; 4G standardı megahertz kullanır ve 5G onlarca gigahertz kullanır. 2030’ların başından itibaren hayatımıza aktif olarak girmeye hazırlanan altıncı nesil (6G) kablosuz teknolojisinde alt-terahertz aralığını çalışma aralığı olarak kullanma planları mevcut.
Elde edilen malzeme, bu frekanslarda dönüştürücü birimlerin veya soğurucu devrelerin üretimi için uygundur. Örneğin, kompozit ε-Fe 2 O 3 nano tozları kullanarak, elektromanyetik dalgaları emen ve böylece odalarda dışarıdan gelen sinyallere karşı kalkan görevi sağlayan ve sinyalleri dışarıdaki müdahaleden koruyan boyalar yapmak mümkün olacaktır. ε-Fe 2 O 3 ‘ün kendisi de 6G alıcı cihazlarında kullanılabilir.
Epsilon demir oksit, son derece nadir ve elde edilmesi zor bir demir oksit formudur. Bugün, işlemin kendisi bir aya kadar sürebilen çok küçük miktarlarda üretilmektedir. Bu, elbette, yaygın uygulamasının dışındadır. Çalışmanın yazarları, sentez süresini bir güne indirebilen (yani, tam döngüyü 30 kattan daha hızlı gerçekleştirebilen!) ve elde edilen ürünün miktarını artırabilen epsilon demir oksitin hızlandırılmış sentezi için bir yöntem geliştirdi . Tekniğin yeniden üretilmesi basit, ucuz ve endüstride kolayca uygulanabilmketedir ve sentez için gerekli malzemeler – demir ve silikon – dünya’da en bol bulunan elementler arasındadır.
“Epsilon- demir oksit fazı nispeten uzun zaman önce, 2004’te saf biçimde elde edilmiş olsa da , sentezinin karmaşıklığı nedeniyle, örneğin manyetik kayıt için bir ortam olarak hala endüstriyel uygulama bulamadı. “Teknolojiyi önemli ölçüde basitleştirmeyi başardık,” diyor Moskova Devlet Üniversitesi Malzeme Bilimleri Bölümü doktora öğrencisi ve çalışmanın ilk yazarı Evgeny Gorbaçov.
Rekor kıran özelliklere sahip malzemelerin başarılı bir şekilde uygulanmasının anahtarı, temel fiziksel özelliklerinin araştırılmasıdır. Derinlemesine çalışma yapılmadan, malzeme, bilim tarihinde birden fazla kez olduğu gibi, yıllarca haksız yere unutulabilir. Bileşiği sentezleyen Moskova Devlet Üniversitesi’ndeki malzeme bilimcileri ve onu ayrıntılı olarak inceleyen MIPT’deki fizikçilerin peşpeşe sıralı araştırmaları, gelişmeyi başarılı kıldı.
“Bu kadar yüksek ferromanyetik rezonans frekanslarına sahip materyaller, pratik uygulamalar için muazzam bir potansiyele sahiptir. Bugün, terahertz teknolojisi patlıyor: Nesnelerin İnterneti, ultra hızlı iletişim, daha dar odaklı bilimsel cihazlardır ve yeni nesil tıbbi teknolojidir. Geçen yıl çok popüler olan 5G standardı onlarca gigahertz’deki frekanslarda çalışırken, malzemelerimiz önemli ölçüde daha yüksek frekanslara (yüzlerce gigahertz) kapı açmaktadır, ki bu da zaten 6G standartlarıyla uğraştığımız anlamına gelmektedir. Artık mühendislere kalmış, bilgileri onlarla paylaşmaktan mutluluk duyuyoruz ve elimizde 6G telefon tutabilmeyi dört gözle bekliyoruz,” diyor, Terahertz araştırmasının yapıldığı Terahertz Spektroskopi Laboratuvarı MIPT’de kıdemli araştırmacı olan Dr. Liudmila Alyabyeva.
Kaynak: phys.org
