iron oxide

氧化鐵示意圖,非文中所述 ε-氧化鐵。

氧化鐵是地球上最常見的氧化物之一,而某些特殊的氧化鐵具有產業應用性,能夠推進科技的發展。近期,科學家開發出一種快速製造 ε-(epsilon)氧化鐵的技術,能應用於 6G 等兆赫茲通訊領域。研究團隊將論文發表在《Journal of Materials Chemistry C》期刊上。

研究論文傳送門

ε-氧化鐵能吸收亞兆赫茲電磁波,可應用於 6G 接收裝置

氧化鐵(III)在地表相當廣泛,主要以赤鐵礦(α-氧化鐵)的形式存在,工業上常用於製作紅色顏料。另一種常見的氧化鐵是磁鐵礦(γ-氧化鐵),常用於製作磁性材料。

此外,氧化鐵還有比較稀有的型態,例如 β-氧化鐵、ε-氧化鐵、Zeta-氧化鐵、玻璃態氧化鐵等等。其中,產業界最感興趣的是 ε-氧化鐵,因為 ε-氧化鐵有極高的矯頑力(coercive force),室溫下高達 20 kOe,與稀土元素相當。矯頑力代表磁性材料抵抗外部磁場的能力,矯頑力愈高,磁性愈不容易受到外部磁場影響,可作為永久磁鐵的材料,應用於馬達、硬碟與磁帶。

另外,ε-氧化鐵也能透過 FMR(ferromagnetic resonance,強磁性共鳴)吸收亞兆赫茲(sub-terahertz)頻率範圍的電磁波,也就是 100 – 300 GHz 的波段。目前 4G 用的是百萬赫茲(megahertz)波段,5G 使用百億赫茲(tens of gigahertz)波段。而亞兆赫茲波段是 6G 使用的波段。因此,ε-氧化鐵能用於 6G 的接收裝置,也能製造吸收電磁波的塗料。

科學家將 ε-氧化鐵製程縮短至 1 天,讓商用成為可能

但 ε-氧化鐵在自然環境相當罕見。雖然科學家在 2004 年就能製造純 ε-氧化鐵,但因為製程複雜,生產需要一個月的時間,因此產量非常小,難以商用。近日,莫斯科國立大學材料系開發一種快速合成 ε-氧化鐵的技術,成功將製造時間縮短到 1 天。該技術簡單,成本低廉,能輕易應用於工業,讓 ε-氧化鐵商用成為可能,加速 6G 的技術發展。

MIPT 兆赫茲光譜學實驗室高級研究員 Liudmila Alyabyeva 博士表示,兆赫茲技術正在蓬勃發展,能用於物聯網、高速通訊、醫療等領域。目前 5G 的頻率是百億赫茲,但 ε-氧化鐵能打開更高頻的大門,讓人類發展 6G 通訊領域。

2021 年,全球 5G 才商轉了一兩年,但更高端的 6G 技術已經起跑。6G 的資料傳輸率可達 5G 的 10 – 100 倍,有望在 2030 年商轉,應用於 VR、自駕車等領域。科學家縮短 ε-氧化鐵的生產時間,讓 6G 離現實更進一步。

參考資料

Journal of Materials Chemistry C》、《PhysOrg

(本文提供合作夥伴轉載。首圖來源:Wikimedia Commons CC Licensed

延伸閱讀

【不走 5G 單打獨鬥路線】6G 歐盟隊成立,由 Nokia 率領愛立信、西門子等電信大廠迎戰中美韓
【6G 卡位戰】蘋果、Google 等科技巨頭共組 Next G 技術聯盟,華為、中興遭排除
蘋果大動作招募 6G 開發人員,是有抗衡中國的考量?