Científicos obtienen nanopolvo magnético para 6Tecnología G
Newswise — Científicos de materiales han desarrollado un método rápido para producir óxido de hierro épsilon y han demostrado su potencial para los dispositivos de comunicaciones de próxima generación. Sus excepcionales propiedades magnéticas lo convierten en uno de los materiales más codiciados, por ejemplo, para la próxima generación de dispositivos de comunicación 6G y para la grabación magnética duradera. El trabajo se publicó en el Journal of Materials Chemistry C, una revista de la Royal Society of Chemistry. El óxido de hierro (III) es uno de los óxidos más comunes en la Tierra. Se encuentra principalmente en forma de hematita (u óxido de hierro alfa, α-Fe₂O₃). Otra modificación estable y común es la maghemita (o modificación gamma, γ-Fe₂O₃). La primera se utiliza ampliamente en la industria como pigmento rojo, y la segunda como medio de grabación magnética. Ambas modificaciones difieren no solo en su estructura cristalina (el óxido de hierro alfa tiene singonía hexagonal y el óxido de hierro gamma tiene singonía cúbica), sino también en sus propiedades magnéticas. Además de estas formas de óxido de hierro (III), existen modificaciones más exóticas, como la épsilon, la beta, la zeta e incluso la vítrea. La fase más atractiva es el óxido de hierro épsilon, ε-Fe₂O₃. Esta modificación posee una fuerza coercitiva extremadamente alta (la capacidad del material para resistir un campo magnético externo). La resistencia alcanza los 20 kOe a temperatura ambiente, comparable a los parámetros de los imanes basados en tierras raras, de alto coste. Además, el material absorbe la radiación electromagnética en el rango de frecuencias subterahertz (100-300 GHz) mediante el efecto de la resonancia ferromagnética natural. La frecuencia de dicha resonancia es uno de los criterios para el uso de materiales en dispositivos de comunicaciones inalámbricas: el estándar 4G utiliza megahertz y el 5G utiliza decenas de gigahertz. Hay planes para utilizar el rango de sub-terahercios como rango de trabajo en la tecnología inalámbrica de sexta generación (6G), que se está preparando para su introducción activa en nuestras vidas a partir de principios de la década de 2030. El material resultante es adecuado para la producción de unidades de conversión o circuitos absorbentes a estas frecuencias. Por ejemplo, mediante el uso de nanopolvos compuestos de ε-Fe₂O₃, será posible fabricar pinturas que absorban las ondas electromagnéticas, protegiendo así las habitaciones de señales externas y las señales de la interceptación externa. El propio ε-Fe₂O₃ también puede utilizarse en dispositivos de recepción 6G. El óxido de hierro épsilon es una forma extremadamente rara y difícil de obtener. Actualmente, se produce en cantidades muy pequeñas, y el proceso en sí puede tardar hasta un mes. Esto, por supuesto, descarta su aplicación generalizada. Los autores del estudio desarrollaron un método para la síntesis acelerada de óxido de hierro épsilon capaz de reducir el tiempo de síntesis a un día (es decir, ¡completar un ciclo completo más de 30 veces más rápido!) y aumentar la cantidad del producto resultante. La técnica es fácil de reproducir, económica y de fácil implementación industrial, y los materiales necesarios para la síntesis (hierro y silicio) se encuentran entre los elementos más abundantes de la Tierra. “Aunque la fase de óxido de hierro épsilon se obtuvo en forma pura hace relativamente mucho tiempo, en 2004, aún no ha encontrado aplicación industrial debido a la complejidad de su síntesis, por ejemplo, como medio para grabación magnética. Hemos logrado simplificar considerablemente la tecnología”, afirma Evgeny Gorbachev, estudiante de doctorado del Departamento de Ciencias de los Materiales de la Universidad Estatal de Moscú y primer autor del trabajo. La clave para el éxito de la aplicación de materiales con características excepcionales reside en la investigación de sus propiedades físicas fundamentales. Sin un estudio exhaustivo, el material podría caer en el olvido inmerecidamente durante muchos años, como ha ocurrido más de una vez en la historia de la ciencia. Fue la colaboración entre científicos de materiales de la Universidad Estatal de Moscú, quienes sintetizaron el compuesto, y físicos del Instituto Tecnológico de Moscú, quienes lo estudiaron en detalle, la que condujo al éxito de su desarrollo.
Hora de publicación: 04-jul-2022 