Оксид заліза (iii) часто зустрічається в природі, але найбільш поширеними є його альфа – і гамма-модифікації. Гематит або альфа-оксид (α-fe₂o₃) застосовується як барвник, а гамма-оксид (γ-fe₂o₃) або маггеміт — у виробництві магнітних носіїв інформації. Обидва різновиди оксидів стабільні і мають свою форму кристалічної решітки.
російські вчені навчилися прискорювати синтез епсилон-оксиду заліза, який планується застосовувати у виробництві пристроїв, що підтримують стандарт зв’язку 6g
Інші модифікації оксиду заліза зустрічаються набагато рідше, також їх вкрай складно синтезувати.серед них найбільшими перспективами для науки і промисловості володіє епсилон-оксид заліза (ε-fe₂o₃), існуючий тільки в наноформі. Його характеризує надзвичайно висока сила опору зовнішньому магнітному полю-практично як у магнітів з рідкоземельних металів. До того ж цей матеріал є діелектриком і внаслідок феромагнітного резонансу поглинає електромагнітне випромінювання в суб-терагерцовому діапазоні (від 100 до 300 ггц). Саме остання властивість в майбутньому дозволить задіяти його в розроблюваному зараз стандарті зв’язку 6g.
Якщо в 4g використовуються мегагерцові частоти, а в 5g — десятки гігагерц, то для 6g може бути задіяний якраз суб-терагерцовий діапазон. Передбачається, що такий зв’язок стане доступною вже на початку наступного десятиліття, і відкриття прискореного синтезу епсилон-оксиду заліза безпосередньо здатне вплинути на її розвиток.
Хоча цей оксид заліза вперше отримали ще в 2004 р., він практично не застосовувався через складний і довгий синтез. Однак тепер вчені з мгу і мфті змогли прискорити процес виробництва майже в 240 разів, отримавши при цьому матеріал з наночастинками розміром від 8 до 40 нм.
В процесі синтезу в “рідке скло” (тетраетоксісілан) додали нітрат заліза і отримали скло з іонами заліза fe₃ ₊. З’ясувалося, що відпал цього скла при температурі від 1000 до 1250 градусів веде до виникнення в матеріалі частинок епсилон-оксиду заліза. Справа в тому, що під час відпалу утворюються кристали тугоплавкого кристобалита (sio2), які уповільнюють зростання частинок оксиду заліза.
на відміну від стабільних альфа – і гамма-оксидів заліза епсилон-оксид є метастабільною формою і утворюється тільки у вузькому діапазоні температур. Зображення: shenzhen msu – bit university
Додатково фізики-матеріалознавці змогли простежити взаємозв’язок між розміром наночастинок і частотою феромагнітного резонансу (фмр), яку вдалося підвищити з 160 до 170 ггц. Раніше управління частотою фмр було можливо тільки за рахунок легування – додавання в метал домішок, що поліпшують його властивості.
Отриманий в результаті досліджень матеріал в перспективі може бути використаний для виготовлення як перетворювачів, так і поглиначів суб-терагерцових частот. Так, з одного боку, fe2o3 може міститися в пристроях, що приймають сигнал 6g, з іншого, на його основі можна виготовити фарби, які будуть поглинати електромагнітні хвилі і оберігати пофарбовану ними кімнату від проникнення сигналів.
