Des scientifiques obtiennent une nanopoudre magnétique pour 6 personnesTechnologie G
Les scientifiques des matériaux ont développé une méthode rapide pour produire de l'oxyde de fer epsilon et ont démontré sa promesse pour les appareils de communication de nouvelle génération. Ses propriétés magnétiques exceptionnelles en font l’un des matériaux les plus convoités, notamment pour la prochaine génération d’appareils de communication 6G et pour un enregistrement magnétique durable. Les travaux ont été publiés dans le Journal of Materials Chemistry C, une revue de la Royal Society of Chemistry. L'oxyde de fer (III) est l'un des oxydes les plus répandus sur Terre. On le trouve principalement sous forme d’hématite minérale (ou oxyde de fer alpha, α-Fe2O3). Une autre modification stable et courante est la maghémite (ou modification gamma, γ-Fe2O3). Le premier est largement utilisé dans l’industrie comme pigment rouge et le second comme support d’enregistrement magnétique. Les deux modifications diffèrent non seulement par leur structure cristalline (l'oxyde de fer alpha a une syngonie hexagonale et l'oxyde de fer gamma a une syngonie cubique), mais également par leurs propriétés magnétiques. En plus de ces formes d'oxyde de fer (III), il existe des modifications plus exotiques telles que l'epsilon, le bêta, le zêta et même le vitreux. La phase la plus attractive est l’oxyde de fer epsilon, ε-Fe2O3. Cette modification a une force coercitive extrêmement élevée (la capacité du matériau à résister à un champ magnétique externe). La résistance atteint 20 kOe à température ambiante, ce qui est comparable aux paramètres des aimants à base d'éléments de terres rares coûteux. De plus, le matériau absorbe le rayonnement électromagnétique dans la gamme de fréquences inférieures à térahertz (100-300 GHz) grâce à l'effet de résonance ferromagnétique naturelle. La fréquence de cette résonance est l'un des critères d'utilisation de matériaux dans les appareils de communication sans fil – la 4G. la norme utilise des mégahertz et la 5G utilise des dizaines de gigahertz. Il est prévu d'utiliser la gamme subtérahertz comme plage de travail dans la technologie sans fil de sixième génération (6G), qui est en préparation pour une introduction active dans nos vies à partir du début des années 2030. Le matériau obtenu convient à la production d'unités de conversion ou de circuits absorbeurs à ces fréquences. Par exemple, en utilisant des nanopoudres composites ε-Fe2O3, il sera possible de fabriquer des peintures qui absorbent les ondes électromagnétiques et protègent ainsi les pièces des signaux étrangers et protègent les signaux de l'interception de l'extérieur. Le ε-Fe2O3 lui-même peut également être utilisé dans les appareils de réception 6G. L'oxyde de fer Epsilon est une forme d'oxyde de fer extrêmement rare et difficile à obtenir. Aujourd’hui, il est produit en très petites quantités, le processus lui-même prenant jusqu’à un mois. Ceci exclut bien sûr son application généralisée. Les auteurs de l'étude ont développé une méthode de synthèse accélérée de l'oxyde de fer epsilon capable de réduire le temps de synthèse à un jour (c'est-à-dire d'effectuer un cycle complet plus de 30 fois plus vite !) et d'augmenter la quantité de produit obtenu. . La technique est simple à reproduire, peu coûteuse et peut être facilement mise en œuvre dans l’industrie, et les matériaux nécessaires à la synthèse – le fer et le silicium – comptent parmi les éléments les plus abondants sur Terre. « Bien que la phase epsilon-oxyde de fer ait été obtenue sous forme pure il y a relativement longtemps, en 2004, elle n’a toujours pas trouvé d’application industrielle en raison de la complexité de sa synthèse, par exemple comme support d’enregistrement magnétique. Nous avons réussi à simplifier considérablement la technologie », explique Evgeny Gorbatchev, doctorant au Département des sciences des matériaux de l'Université d'État de Moscou et premier auteur de l'ouvrage. La clé d’une application réussie de matériaux aux caractéristiques record réside dans la recherche de leurs propriétés physiques fondamentales. Sans une étude approfondie, le matériel peut être injustement oublié pendant de nombreuses années, comme cela s'est produit plus d'une fois dans l'histoire de la science. C’est le tandem de scientifiques des matériaux de l’Université d’État de Moscou, qui ont synthétisé le composé, et de physiciens du MIPT, qui l’ont étudié en détail, qui a fait de ce développement un succès.
Heure de publication : 04 juillet 2022 