加速6G通信发展,科学家将“ε-氧化铁”制程缩短到1天!

氧化铁是地球上最常见的氧化物之一,而某些特殊的氧化铁具有产业应用性,能够推进科技的发展。近期,科学家开发出一种快速制造ε-(epsilon)氧化铁的技术,能应用于6G等万亿赫兹通信领域。研究团队将论文发布在《Journal of Materials Chemistry C》期刊上。

ε-氧化铁能吸收亚万亿赫兹电磁波,可应用于6G接收设备

氧化铁(III)当地表相当广泛,主要以赤铁矿(α-氧化铁)的形式存在,工业上常用于制作红色颜料。另一种常见的氧化铁是磁铁矿(γ-氧化铁),常用于制作磁性材料。

此外,氧化铁还有比较稀有的形态,例如β-氧化铁、ε-氧化铁、Zeta-氧化铁、玻璃态氧化铁等等。其中,产业界最感兴趣的是ε-氧化铁,因为ε-氧化铁有极高的矫顽力(coercive force),室温下高达20 kOe,与稀土元素相当。矫顽力代表磁性材料抵抗外部磁场的能力,矫顽力愈高,磁性愈不容易受到外部磁场影响,可作为永久磁铁的材料,应用于马达、硬盘与磁带。

另外,ε-氧化铁也能通过FMR(ferromagnetic resonance,强磁性共鸣)吸收亚万亿赫兹(sub-terahertz)频率范围的电磁波,也就是100–300 GHz的波段。目前4G用的是百万赫兹(megahertz)波段,5G使用百亿赫兹(tens of gigahertz)波段。而亚万亿赫兹波段是6G使用的波段。因此,ε-氧化铁能用于6G的接收设备,也能制造吸收电磁波的涂料。

科学家将ε-氧化铁制程缩短至1天,让商用成为可能

但ε-氧化铁在自然环境相当罕见。虽然科学家在2004年就能制造纯ε-氧化铁,但因为制程复杂,生产需要一个月的时间,因此产量非常小,难以商用。近日,莫斯科国立大学材料系开发一种快速合成ε-氧化铁的技术,成功将制造时间缩短到1天。该技术简单,成本低廉,能轻易应用于工业,让ε-氧化铁商用成为可能,加速6G的技术发展。

MIPT万亿赫兹光谱学实验室高级研究员Liudmila Alyabyeva博士表示,万亿赫兹技术正在蓬勃发展,能用于物联网、高速通信、医疗等领域。目前5G的频率是百亿赫兹,但ε-氧化铁能打开更高频的大门,让人类发展6G通信领域。

2021年,全球5G才商转了一两年,但更高端的6G技术已经起跑。6G的资料传输率可达5G的10–100倍,有望在2030年商转,应用于VR、自动驾驶汽车等领域。科学家缩短ε-氧化铁的生产时间,让6G离现实更进一步。

参考资料

《Journal of Materials Chemistry C》、《PhysOrg》

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