Выберите город
Выберите город

Физики из МФТИ совместно с материаловедами из МГУ разработали новый способ получения уникального вещества

16:01, 07 июля 2021

Еще вчера цивилизованный мир радовался началу использования 5G-технологий. В принципе он и сейчас радуется, но уже с небольшой оглядкой на будущее. Дальше всего смотрят молодые ученые – они голодны до новых открытий, и этот фактор обостряет их «дальновидность» в разы. Что ждет мир за горизонтом 5G и при чем тут свойства оксида железа – в нашем материале.

НЕОЖИДАННЫЙ ПОВОРОТ

Людмила Алябьева – старший научный сотрудник лаборатории терагерцовой спектроскопии МФТИ. Еще несколько лет назад она и представить не могла, чем может обернуться для нее сотрудничество со студентом МГУ – химиком-материаловедом Евгением Горбачевым. Сегодня тандем физика и химика разработал способ легкого получения эпсилон-оксида железа, научный доклад о котором уже опубликован в журнале Королевского химического сообщества. Однако есть вероятность, что открытие смогут оценить не только люди, знающие, что такое эпсилон-оксид. Ведь данное химическое соединение – это идеальная субстанция для получения и передачи 6G-сигналов.

– Эпсилон-оксид железа – это материал, имеющий огромный потенциал для практических применений, – рассказывает Людмила. – Благодаря своим функциональным свойствам он может принимать сигналы на более высоких частотах, чем те, которыми оперируют сейчас 5G-технологии. Это значит, что за один и тот же промежуток времени телефон с 6G сможет принимать/передавать большее количество информации, нежели его предшественник. Однако не все зависит от ученых – львиная доля чаяний о смартфонах нового поколения возлагается на инженеров, которые и внедряют научные открытия в жизнь техники.

В 240 РАЗ БЫСТРЕЕ

Так что же такое эпсилон-оксид железа? Несмотря на свой мощный потенциал, данное соединение до недавних пор представляло собой чрезвычайно редкую и трудную в получении форму окиси железа. Первый масштабный эксперимент по выработке уникального вещества состоялся еще в далеком 2004 году. Тогда ученые из разных стран мира в течение месяца осуществляли синтез эпсилон-оксида. В итоге то, что они получили на выходе, оказалось равно тому, что Евгений с Людмилой сегодня получают за 2 часа.

– Наш успех заключается не в том, что мы разработали синтез эпсилон-оксида железа, – поясняет Евгений. – Мы существенно оптимизировали способ его получения за счет изменения некоторых вводных параметров. Наш метод синтеза в 240 раз эффективнее и, что логично, намного дешевле, чем тот, который до сих пор практикуется во всем мире. Это касается и расходных материалов, и энергопотребления.

Сам оптимальный способ получения эпсилон-оксида железа заключает в себе следующий алгоритм: вещество, образующее диоксид кремния, смешивается с железом, между ними происходит химическая реакция – и на выходе получается так называемая кремниевая губка с оксидом железа, заполняющим ее поры. Затем при контролируемых лабораторных условиях губка вместе с содержимым термически обрабатывается, механически измельчается и растворяется в щелочи. В результате подобных манипуляций и получается «драгоценный» эпсилон-оксид железа. Остальные элементы возвращаются в свои исходные состояния благодаря обратимости химреакции.

ОСНОВНАЯ ПРОБЛЕМА

Метод Евгения и Людмилы не только выигрывает по экономическим показателям, но и идет в ногу со временем в целом. Поскольку реакция внутри него обратима, способ разработки является безотходным, то есть экологически чистым. Себестоимость материалов, используемых при получении эпсилон-оксида железа, ничтожно мала. Проблема заключается в другом…

– Честно говоря, сегодня мало изобрести что-то – важно это еще грамотно представить нужным людям, – поделился Евгений. – Хоть наш метод и хорош в производственном плане, но чтобы его реализовать в промышленных масштабах, нужен интерес со стороны больших предприятий и компаний. В крупных корпорациях есть целые отделы, занимающиеся исследованием и внедрением разработок, им намного легче вывести продукт на рынок. В нашем же случае осуществить столь быстрый выход пока не представляется возможным, но всему свое время.

ЗАЩИТА ОТ «ПРОСЛУШКИ»

Проект подмосковных и столичных ученых может заинтересовать не только разработчиков смартфонов, но и представителей других рынков. Эпсилон-оксид железа обладает высоким уровнем сопротивления внешнему магнитному полю, поэтому может стать более выгодным материалом для создания магнитных лент, используемых для записи в приборах многих архивов. А если кому-то покажется слабым предыдущий аргумент, то как вам следующий? Нанесенные на стену краски, в которые будет добавляться нанопорошок из частиц эпсилон-оксида железа, смогут экранировать помещение и защищать сигналы внутри него от перехвата. И здесь речь идет не только о защите от «прослушки». Банально, но даже два Wi-Fi-роутера, расположенные в соседних квартирах, могут перебивать сигналы друг друга. Небольшой косметический ремонт – и проблема решена.

Кстати

Перспективы у разработки намечаются достаточно широкие. Например, все та же краска с добавлением нанопорошка позволит снижать вредный фон, излучаемый медицинскими приборами. В ближайших планах Евгения и Людмилы – запатентовать разработку.

Екатерина ЗИНОВЬЕВА, министр инвестиций, промышленности и науки Московской области:
– Созданная в Московской области научная инфраструктура и действующие в регионе меры поддержки для стимуляции технологических разработок и исследований позволяют Подмосковью быть одним из главных научных центров России и мира. Сегодня в университетах, институтах, лабораториях региона ведутся важнейшие исследования и делаются открытия мирового значения.

Илья Бацаев

© 2021 Права на все материалы сайта принадлежат mosregtoday.ru
вверх