Oxid železitý se nejčastěji vyskytuje v podobě minerálu hematitu, existuje ale v celé řadě dalších variant, které se od sebe liší. Modifikace oxidu železitého se označují písmeny řecké abecedy. Hematit (hexagonální mřížka) je verze alfa, maghemit (krychlová mřížka) verze gama; tato varianta se používá jako magnetické záznamové médium. Podstatné pro využití oxidu železitého v elektronice je, že jednotlivé verze se liší také svými magnetickými vlastnostmi: hematit je antiferomagnet, maghemit antiferimagnet, verze beta feromagnet. Existují dále např. varianty zeta, epsilon nebo i amorfní sklo.
Nadějné vlastnosti pro budoucí využití nabízí verze epsilon. Na Moskevském ústavu pro fyziku a technologie se zaměřili na zajímavou vlastnost této modifikace: ε-Fe2O3 má extrémní koercitivní sílu, což je schopnost materiálu odolávat vnějšímu magnetickému poli (síla potřebná k tomu, aby vnější pole materiál „odmagnetovalo“). Příslušné parametry jsou srovnatelné s magnety na bázi prvků vzácných zemin (skandium, yttrium, lanthanoidy), které jsou ovšem velmi drahé. Kromě toho tento materiál díky efektu přirozené feromagnetické rezonance absorbuje elektromagnetické záření v subterahertzovém rozsahu (100-300 GHz). Tato frekvence je jedním z kritérií pro použití materiálů v bezdrátových komunikačních zařízeních – standard 4G využívá megahertzů a 5G desítek gigahertzů. V sítích 6G se plánuje využití právě subterahertzového pásma.
Jak uvádí studie, pomocí kompozitních nanoprášků ε-Fe2O3 by mělo jít např. vyrábět nátěry, které budou pohlcováním elektromagnetické vlny příslušné frekvence, tj. stínit místnosti před cizími signály a chránit signály před zachycením zvenčí. Samotný ε-Fe2O3 by mělo jít využít i přímo v přijímacích zařízeních sítí 6G. Příslušné pásmo se uplatňuje i v dalších technologiích (internet věcí, diagnostika v medicíně).
Součástí studie je rovněž návrh nové technologie výroby tohoto materiálu. Ta až dosud byla velmi drahá a časově náročná – i proto se pro magnetický záznam dosud používá verze beta. Pokud by se technologii podařilo dostatečně zlevnit, mohla by verze ε-Fe2O3 najít využití i jako paměť.
Evgeny Gorbachev et al, Tuning the particle size, natural ferromagnetic resonance frequency and magnetic properties of ε-Fe2O3 nanoparticles prepared by a rapid sol–gel method, Journal of Materials Chemistry C (2021). DOI: 10.1039/D1TC01242H
Zdroj: Moscow Institute of Physics and Technology / Phys.org a další
ITBiz.cz