В мире
Новости Москвы
Политика
Общество
Происшествия
Наука и техника
Шоу-бизнес
Армия
Игры

Российские ученые получили нанопорошок для 6G-технологий

Исследователи из и МФТИ разработали новый способ получения эпсилон-оксида железа, который в 30 раз быстрее существующих методов. Это вещество обладает выдающимися магнитными свойствами и может использоваться для устройств связи грядущего поколения 6G и для высоконадежных приборов магнитной записи. Исследование опубликовано в Journal of Materials Chemistry C.Один из самых распространенных оксидов на Земле — оксид железа (III). Чаще всего его находят в виде минерала гематита, который также называется альфа-оксидом железа (α-Fe2O3). Другая распространенная форма — маггемит, он же шамма-модификация (γ-Fe2O3). Но это не единственные формы, в которых может существовать оксид железа (III). Существуют также эпсилон-, бета-, дзета- и даже аморфная модификации. Самая интересная из них — эпсилон-оксид железа, ε-Fe2O3. Эта модификация обладает экстремально высокой коэрцитивной силой, то есть способностью материала сопротивляться внешнему магнитному полю. Она достигает 20 кЭ при комнатной температуре, что сравнимо с параметрами магнитов на основе дорогостоящих редкоземельных элементов. Кроме того, данный материал поглощает электромагнитное излучение в субтерагерцовом диапазоне частот (100–300 ГГц) благодаря эффекту естественного ферромагнитного резонанса. Частота такого резонанса — один из критериев для применения материалов в устройствах беспроводной связи: 4G-стандарт использует мегагерцы, а 5G — десятки гигагерц. Субтерагерцовый диапазон планируется использовать в качестве рабочего в беспроводных технологиях шестого поколения (6G), которое готовится к активному внедрению в нашу жизнь с начала 2030-х годов.Но прежде чем использовать эпсилон-оксид железа, нужны новые способы его получения. Дело в том, что это редкая и трудная в получении форма оксида железа, которую получают в очень малых количествах. А процесс получения занимает до месяца. Поэтому массовое применение невозможно. Но российские ученые разработали метод, который позволяет сократить время синтеза эпсилон-оксида железа до одного дня. Это в более чем 30 раз быстрее существовавших раньше способов. При этом метод российских ученых также увеличивает и количество получаемого продукта. Новая технология оказалась проста, дешева и легка для внедрения в промышленность, а для получения нужны очень распространенные вещества — железо и кремний.«Несмотря на то что фаза эпсилон-оксида железа была получена в чистом виде сравнительно давно, в 2004 году, из-за сложного синтеза она до сих пор не находит промышленного применения, например в качестве среды для магнитной записи информации. Нам же удалось значительно упростить технологию», — рассказал Евгений Горбачев, ета наук о материалах МГУ и первый автор работы.Использовать эпсилон-оксид железа можно для создания преобразующих или поглощающих устройств на субтерагерцовых частотах. Например, с композитными нанопорошками ε-Fe2O3 можно создать краски, поглощающие электромагнитные волны. Это позволит экранировать помещения от посторонних сигналов и защищать сигнал от перехвата извне. Также эпсилон-оксид железа можно применять в устройствах приема 6G-сигнала.«Материалы со столь высокими частотами ферромагнитного резонанса имеют огромный потенциал для практических применений. Сегодня происходит бурное развитие терагерцовых технологий: это интернет вещей, это сверхбыстрая связь, это научные приборы более узкого применения, это медицинские технологии нового поколения. Столь нашумевший в последний год стандарт связи 5G оперирует частотами в десятки гигагерц, мы же с нашими материалами открываем перспективы для перехода к существенно более высоким частотам (сотни гигагерц), то есть имеем дело уже со стандартами 6G и выше. Теперь дело за инженерами, мы с удовольствием делимся с ними полученной информацией и с нетерпением ждем возможности подержать в руках свой 6G-телефон», — отмечает Людмила Алябьева, старший научный сотрудник лаборатории терагерцовой спектроскопии МФТИ, где проводились терагерцовые исследования.

Российские ученые получили нанопорошок для 6G-технологий
Фото: InScienceInScience