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, comme pour la prochaine génération d'appareils de communication 6G et pour l'enregistrement magnétique durable. L'ouvrage a été publié dans le Journal de la chimie des matériaux C , un journal 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 d'oxyde de fer alpha, -Fe 2 O 3 ). Une autre modification stable et courante est la maghémite (ou modification gamma, -Fe 2 O 3 ). Le premier est largement utilisé dans l'industrie comme pigment rouge, et ce dernier comme support d'enregistrement magnétique. Les deux modifications diffèrent non seulement par la structure cristalline (l'oxyde de fer alpha a une syngonie hexagonale et l'oxyde de fer gamma a une syngonie cubique) mais aussi par les propriétés magnétiques.

En plus de ces formes d'oxyde de fer (III), il existe des modifications plus exotiques telles que epsilon-, bêta-, zêta-, et même vitreux. La phase la plus attractive est l'oxyde de fer epsilon, -Fe 2 O 3 . Cette modification a une force coercitive extrêmement élevée (la capacité du matériau à résister à un champ magnétique externe). La force atteint 20 kOe à température ambiante, ce qui est comparable aux paramètres des aimants basés sur des éléments de terres rares coûteux. Par ailleurs, le matériau absorbe le rayonnement électromagnétique dans la gamme de fréquences sub-térahertz (100-300 GHz) par l'effet de la résonance ferromagnétique naturelle. La fréquence d'une telle résonance est l'un des critères d'utilisation des matériaux dans les appareils de communication sans fil - la norme 4G utilise mégahertz et la 5G utilise des dizaines de gigahertz. Il est prévu d'utiliser la gamme sub-térahertz comme gamme de travail dans la technologie sans fil de sixième génération (6G), qui est en cours de préparation pour une introduction active dans nos vies à partir du début des années 2030.

Le matériau obtenu convient à la réalisation d'unités de conversion ou de circuits absorbeurs à ces fréquences. Par exemple, en utilisant le composite ε-Fe 2 O 3 nanopoudres, il sera possible de fabriquer des peintures qui absorbent les ondes électromagnétiques et protègent ainsi les pièces des signaux parasites, et protéger les signaux contre l'interception de l'extérieur. Le -Fe 2 O 3 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. Cette, bien sûr, exclut 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 rapide !) et d'augmenter la quantité de produit obtenu. La technique est simple à reproduire, bon marché et peut être facilement mis en œuvre dans l'industrie, et les matériaux nécessaires à la synthèse, le fer et le silicium, sont parmi les éléments les plus abondants sur Terre.

"Bien que la phase d'oxyde de fer epsilon ait été obtenue sous forme pure il y a relativement longtemps, en 2004, il 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, " dit Evgeny Gorbatchev, un doctorat étudiant 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 est la recherche de leurs propriétés physiques fondamentales. Sans étude approfondie, le matériel peut être injustement oublié pendant de nombreuses années, comme cela s'est produit plus d'une fois dans l'histoire des sciences. C'était le tandem de scientifiques des matériaux à l'Université d'État de Moscou, qui a synthétisé le composé, et physiciens du MIPT, qui l'a étudié en détail, qui a fait du développement un succès.

"Les matériaux avec des fréquences de résonance ferromagnétique aussi élevées ont un potentiel énorme pour des applications pratiques. Aujourd'hui, la technologie térahertz est en plein essor :c'est l'Internet des objets, ce sont des communications ultra-rapides, il s'agit de dispositifs scientifiques plus étroitement ciblés, et c'est la technologie médicale de nouvelle génération. Alors que la norme 5G, qui était très populaire l'année dernière, fonctionne à des fréquences de l'ordre de quelques dizaines de gigahertz, nos matériaux ouvrent la porte à des fréquences nettement plus élevées (des centaines de gigahertz), ce qui signifie que nous avons déjà affaire aux normes 6G et supérieures. Maintenant, c'est aux ingénieurs, nous sommes heureux de partager l'information avec eux et sommes impatients de pouvoir tenir un téléphone 6G entre nos mains, " dit le Dr Liudmila Alyabyeva, Doctorat., chercheur senior au Laboratoire MIPT de Spectroscopie Térahertz, où la recherche térahertz a été effectuée.