Ilmuwan Memperoleh Nanopowder Magnetik Selama 6 TahunTeknologi G
Newswise — Ilmuwan material telah mengembangkan metode cepat untuk memproduksi oksida besi epsilon dan menunjukkan janjinya untuk perangkat komunikasi generasi berikutnya. Sifat magnetiknya yang luar biasa menjadikannya salah satu material yang paling didambakan, seperti untuk perangkat komunikasi generasi 6G mendatang dan untuk perekaman magnetik yang tahan lama. Karya tersebut dipublikasikan dalam Journal of Materials Chemistry C, jurnal dari Royal Society of Chemistry. Oksida besi (III) merupakan salah satu oksida yang paling tersebar luas di Bumi. Oksida ini paling banyak ditemukan sebagai mineral hematit (atau oksida besi alfa, α-Fe2O3). Modifikasi lain yang stabil dan umum adalah maghemit (atau modifikasi gamma, γ-Fe2O3). Yang pertama banyak digunakan dalam industri sebagai pigmen merah, dan yang terakhir sebagai media perekaman magnetik. Kedua modifikasi tersebut tidak hanya berbeda dalam struktur kristal (oksida besi alfa memiliki harmoni heksagonal dan oksida besi gamma memiliki harmoni kubik), tetapi juga dalam sifat magnetik. Selain bentuk-bentuk oksida besi (III) ini, ada modifikasi yang lebih eksotis seperti epsilon-, beta-, zeta-, dan bahkan glassy. Fase yang paling menarik adalah oksida besi epsilon, ε-Fe2O3. Modifikasi ini memiliki gaya koersif yang sangat tinggi (kemampuan material untuk menahan medan magnet eksternal). Kekuatannya mencapai 20 kOe pada suhu kamar, yang sebanding dengan parameter magnet berdasarkan elemen tanah jarang yang mahal. Lebih jauh, material tersebut menyerap radiasi elektromagnetik dalam rentang frekuensi sub-terahertz (100-300 GHz) melalui efek resonansi feromagnetik alami. Frekuensi resonansi tersebut merupakan salah satu kriteria untuk penggunaan material dalam perangkat komunikasi nirkabel – standar 4G menggunakan megahertz dan 5G menggunakan puluhan gigahertz. Ada rencana untuk menggunakan rentang sub-terahertz sebagai rentang kerja dalam teknologi nirkabel generasi keenam (6G), yang sedang dipersiapkan untuk pengenalan aktif dalam kehidupan kita sejak awal 2030-an. Material yang dihasilkan cocok untuk produksi unit konversi atau rangkaian penyerap pada frekuensi ini. Misalnya, dengan menggunakan bubuk nano komposit ε-Fe2O3, akan memungkinkan untuk membuat cat yang menyerap gelombang elektromagnetik dan dengan demikian melindungi ruangan dari sinyal asing, dan melindungi sinyal dari intersepsi dari luar. ε-Fe2O3 sendiri juga dapat digunakan dalam perangkat penerima 6G. Epsilon iron oxide merupakan bentuk iron oxide yang sangat langka dan sulit diperoleh. Saat ini, iron oxide diproduksi dalam jumlah yang sangat sedikit, dengan proses pembuatannya sendiri memakan waktu hingga satu bulan. Hal ini tentu saja mengesampingkan kemungkinan penerapannya secara luas. Penulis penelitian mengembangkan metode untuk mempercepat sintesis epsilon iron oxide yang mampu mengurangi waktu sintesis menjadi satu hari (yaitu, untuk menyelesaikan satu siklus penuh lebih dari 30 kali lebih cepat!) dan meningkatkan kuantitas produk yang dihasilkan. Teknik ini mudah direproduksi, murah, dan dapat dengan mudah diterapkan dalam industri, dan bahan-bahan yang dibutuhkan untuk sintesis – besi dan silikon – merupakan salah satu unsur yang paling melimpah di Bumi. "Meskipun fase epsilon-besi oksida diperoleh dalam bentuk murni relatif lama lalu, pada tahun 2004, fase ini masih belum menemukan aplikasi industri karena kompleksitas sintesisnya, misalnya sebagai media untuk perekaman magnetik. Kami telah berhasil menyederhanakan teknologi secara signifikan," kata Evgeny Gorbachev, seorang mahasiswa PhD di Departemen Ilmu Material di Universitas Negeri Moskow dan penulis pertama karya tersebut. Kunci keberhasilan penerapan material dengan karakteristik yang memecahkan rekor adalah penelitian terhadap sifat fisik fundamentalnya. Tanpa studi mendalam, material tersebut dapat terlupakan selama bertahun-tahun, seperti yang telah terjadi lebih dari satu kali dalam sejarah sains. Kerja sama antara ilmuwan material di Universitas Negeri Moskow, yang mensintesis senyawa tersebut, dan fisikawan di MIPT, yang mempelajarinya secara terperinci, yang menjadikan pengembangan ini sukses.
Waktu posting: 04-Jul-2022 