14. 酸化グラフェンは2G、3G、4G、5Gも吸収する

2022年4月26日 18:41

2021年7月22日
mikandersen

元記事はこちら。

参考

Ameer, S.; Gul, IH (2016). ハイブリッド吸収体の実効吸収帯域シフトに及ぼす還元型グラフェン酸化物の影響。PLoS One, 11(6), e0153544。https://doi.org/10.1371/journal.pone.0153544。

はじめに

5G以降の酸化グラフェンGOの電磁波吸収に関するエビデンスの重要性を考えると、他のどの範囲の電磁波を吸収できるのか、より深く掘り下げることが必要である。
電磁波のエネルギー分布を表したものが電磁波スペクトルです。吸収試験の場合、物質（この場合は酸化グラフェンGO）の「吸収スペクトル」を測定する。電磁波のスペクトルを調べるには、通常、用途や目的に応じて、電磁波を周波数の異なる範囲/セグメント/バンドに分類します。無線周波数帯とは、無線通信に一般的に使用される周波数帯の一部で、無線通信の同調を容易にし、送受信機間の干渉を回避するために使用されます。
一部のメディアを通じて流布された情報（Iglesias-Fraga, A. 2020）によると、5Gの無線周波数は700MHz（DTTテレビの694～790MHzに相当、1GHz以下の帯域）、1500MHz（5G向け、1427～1530MHzに相当）、2600MHz、2.6GHz、26GHz（特定の状況向け、記事では言及しない）帯を中心に編成されているとのことです。
電波スペクトル方式

図1. 電波スペクトル方式。(Iglesias-Fraga, A. 2020)

5Gが使用するバンドと周波数が参照されている図1の図にすでに示されている国家周波数割当表（Cuadro Nacional de Atribución de Frecuencias, CNAF）は、2020年7月21日のBOE番号198、ページ54731から54762を参照するとより詳細に展開されています。しかし、26GHz帯に関わる具体的な状況を観察・検証することは可能です。残念ながら、その説明は次のように簡潔である。「実験目的の排出のため」。
26GHz帯のアプリケーションに関する情報を探すと、2021年6月16日に発表されたRecovery, Transformation and Resilience Plan (Government of Spain. 2021) に直接言及されており、その中でこのバンドの入札が「2022年の後半」に行われることが明記されています。また、「26GHz帯については、2019年6月に、パブリックコンサルテーションが実施され、そこでは、その帯域で展開を実施することに対する代理店側の特別な関心は検出されなかった。しかし、5Gのための帯域を準備し、この帯域に関心を持つ可能性のあるセクターのエージェントとのミーティングを行う作業が進行中です。さらに、26GHz帯のユースケースを開発するためのパイロットプロジェクトが奨励されています。このため、1GHzはすでに5Gの利用が可能であることから、関係者は一時的な周波数利用を申請することができます。26GHz帯の利用は、公共電波領域の私的利用のためのコンセッションについて、すべての利害関係者のための公共性、競争、無差別の原則を尊重し、公的入札と公開手続きを通じて実施される」。この文章は、その矛盾点から、特に重要な意味を持ちます。一方では、26GHz帯への関心が低いことを理由に関連性を軽視し、他方では、未確定のパイロットプロジェクトでの利用を奨励している。一方、未定義の目的が実験的なものであれば、その「実験的」な性格から、商業的利用の範囲に入らないため、将来の入札は理解されない。
26GHz帯の情報探索を続けると、（Observatorio Nacional 5G.2020）の存在と、5Gの標準化と展開に関するレポートが発見される。24.25～27.5GHzに帯域制限が設定されており、伝送速度が速いという特徴があるが、通信距離が数kmに制限されるというデメリットがある。この中で、BEREC（Body of European Regulators for Electronic Communications）によると、「上位バンド（66〜71GHz）では一般認可、中間バンド（26GHz）では個別認可が想定される」という。最終的な利用環境が完全に定義されない限り、二次周波数市場メカニズムは、5Gサービスに関連する各市場の特定のニーズに合わせて認可を行うための柔軟性を提供することになる」。これは、中間の26GHz帯がより制限された形で認可されることを示しています。また、懸念されるのは、66～71GHzの高帯域を一般的に認可していることです。
66～71GHz のハイバンドが一般に認可されていることも、すでに述べた酸化グラフェンの吸収効果を考えると気になるところです。また、残りの帯域がどのように配分されたかを見ることができます（図2参照）。このことから、26GHz帯の周波数がオークションにかけられたとき、未割り当ての分も含めて、電波スペクトラムの真の革命が起こることが推測される。
スペインで割り当てられた周波数帯別スペクトル

図2. スペインで割り当てられた周波数帯別のスペクトラム。(国立5G観測所。2020年)

この報告書を読むと、26GHzの中間帯域の利用可能性の1つが初めて言及されている。5Gは、産業界のデジタル化に不可欠な、高品質・低遅延のいわゆるcMTC（Critical Machine-Type Communication）サービスの開発を可能にする。また、私たちは、5G技術の明らかな利点を我が国の産業界に拡大することを提唱しています。この場合、26GHz帯がカギとなります。我々は、通信事業者の真の、また野心的なコミットメントと引き換えに、この帯域の周波数割り当てを通信事業者に予約し続けることが有益であると考えています」。このパラグラフは、cMTC（Critical Machine-Type Communication）サービスと5G技術を結びつけていて興味深い。工場の自動化、機器の遠隔制御、自律走行車、自動製造工程、インテリジェント輸送、インテリジェント電力網、いわゆるスマートグリッドやインテリジェントネットワークなどです。

事実

このエントリーのために参照した論文の分析に戻ると、AmeerとGulは、ハイブリッド吸収性ナノ材料NiFe2O4-rGOを使用しています。還元型酸化グラフェンであるrGOは、フェライト化合物であるNiFe2 O4の吸収帯域を広げ、より広い周波数帯域で動作するようにした。これにより、このナノ材料の磁気誘電特性は、"低周波領域（LバンドとSバンドの混合）のマイクロ波の全帯域をカバーできる高吸収 "を可能にする。
この材料で合成されたグラフェンシートは、"個々の炭素層と結合した酸素含有量が高い（約42％）"。このデータは、その酸化によるダメージのため、人体との相互作用が考えられている場合、特に重要です。顕微鏡で見た様子が図3である。
NiFe2O4-rGOナノマテリアルサンプル

図3. NiFe2O4-rGOナノマテリアルサンプル。(Ameer, S.; Gul, IH 2016)

この記事では、NiFe2O4-rGOナノコンポジットが1MHz～3GHz帯で動作し、5G電磁波スペクトラムに完全に適合するだけでなく、残りの2G、3G、4G帯にも適合すると結論づけています。著者らは次のように言及しています。「1MHz～3GHz の低周波領域において、マイクロ波磁気誘電分光を行った。合成された原始的なナノ粒子とハイブリッドは、すべてのLおよびSレーダーバンドのマイクロ波に対して高い吸収性を持つことがわかった（1 MHzから3 GHzまで<-10 dB）。」グラフェンシートの結合によって誘発されるこの優れたマイクロ波吸収特性は、吸収帯域幅を調整したこれらの材料が低周波に応用できることを示している。"
その他の研究
(Zhang, D.、Chai, J.、Cheng, J.、Jia, Y.、Yang, X.、Wang, H.、Cao, M. 2018)
テストした材料還元型グラフェンオキサイドコーティング二硫化モリブデンMoS2/rGO
最適な動作周波数 4.64〜18GHz
透過型電子顕微鏡で分析した材料

図4. 透過型電子顕微鏡で分析した材料。(Zhang, D.; Chai, J.; Cheng, J.; Jia, Y.; Yang, X.; Wang, H.; Cao, M. 2018)。

(Hu, J.; Shen, Y.; Xu, L.; Liu, Y. 2020年)
テストした材料還元型グラフェン酸化物被覆二酸化マンガン MnO2/rGO
最適な動作周波数 8～12GHz
花形還元グラフェン酸化物ナノシート

図5. 花型還元酸化グラフェンナノシート。(Hu, J.; Shen, Y.; Xu, L.; Liu, Y. 2020)
(Ren, F.; Zhu, G.; Ren, P.; Wang, K.; Cui, X.; Yan, X. 2015年)

試験材料。還元型酸化グラフェンナノシートCoFe2O4/rGOで充填されたコバルトフェライト
最適な動作周波数 8.2-12.4 GHz
還元型グラフェン酸化物を用いたナノハイブリッド複合材料

図6. 還元型酸化グラフェンナノハイブリッド複合材料（Ren, F.; Zhu, G.; Ren, P.; Wang, K.; Cui, X.; Yan, X. 2015)

(He, L.; Zhao, Y.; Xing, L.; Liu, P.; Wang, Z.; Zhang, Y.; Du, Y. 2018)
試験した材料還元型酸化グラフェンコーティング薄片状カルボニル鉄FCI/rGO
最適な動作周波数：2～18 GHz
rGOコーティング薄片状カルボニル鉄

図7 rGO被覆薄片状カルボニル鉄（He, L.; Zhao, Y.; Xing, L.; Liu, P.; Wang, Z.; Zhang, Y.; Du, Y. 2018)

(Ma, E.; Li, J.; Zhao, N.; Liu, E.; He, C.; Shi, C. 2013).
テストした材料磁性酸化鉄でコーティングされた還元型酸化グラフェン rGO/Fe3O4
最適な動作周波数 14.3-18 GHz
磁性酸化鉄で被覆したグラフェン

図8 磁鉄鉱で被覆した酸化グラフェン。(Ma, E.; Li, J.; Zhao, N.; Liu, E.; He, C.; Shi, C. 2013)
(Sudeep, PM; Vinayasree, S.; Mohanan, P.; Ajayan, PM; Narayanan, TN; Anantharaman, MR 2015年)　

テストされた材料酸化グラフェンGO、フッ素化酸化グラフェンFGO、高フッ素化酸化グラフェンHFGO
最適な動作周波数 Sバンド(2GHz～4GHz)、Xバンド(8GHz～12GHz)
フッ素化グラフェンオキサイドの例

図9 フッ素化グラフェン酸化物の例 (Peng, W.; Li, H.; Song, S. 2017).

(Quan, L.; Qin, FX; Estevez, D.; Lu, W.; Wang, H.; Peng, HX 2019)
テストされた材料。波状酸化グラフェンGO-s、折り畳み酸化グラフェンGO-ms、波状花形酸化グラフェンGO-mg、窒素波状酸化グラフェンGO-s-NG、窒素折り畳み酸化グラフェンGO-ms -NG、波状窒素花形酸化グラフェンGO-mg-NG
最適動作周波数：2GHz
酸化グラフェン試料のコルゲーションモルフォロジー

図10 グラフェン酸化物試料のコルゲーションモルフォロジー。(Quan, L.; Qin, FX; Estevez, D.; Lu, W.; Wang, H.; Peng, HX 2019)

(Xu, Y.; Luo, J.; Yao, W.; Xu, J.; Li, T. 2015年)
テストした材料カルボニル鉄粉で還元した酸化グラフェンフレークとポリアニリンrGO/F-CIP/PANI
最適動作周波数：2～18 GHz
パネルC) F-CIPコーティングされた酸化グラフェンコンポジット

図11. パネルC) F-CIPで被覆した酸化グラフェン複合体。(Xu, Y.; Luo, J.; Yao, W.; Xu, J.; Li, T. 2015)

(Zhang, L.；Yu,X.；Hu,H.；Li,Y.；Wu,M.；Wang,Z.；Chen,C. 2015)
試験した材料硫酸鉄七水和物、硫酸鉄（II）七水和物と還元型グラフェン酸化物 FeSO4 7H2O / rGO とのサーモブレンド
最適動作周波数：2-18GHz
FeSO4 7H2O / rGOの顕微鏡観察

図12. FeSO4 - 7H2O / rGOの顕微鏡観察。(Zhang, L.; Yu, X.; Hu, H.; Li, Y.; Wu, M.; Wang, Z.; Chen, C. 2015).

(Sun, X.・Sheng, L.・Yang, J.・An, K.・Yu, L.・Zhao, X. 2017)
テストした材料酸化亜鉛とバリウムフェライトを組み合わせた還元型酸化グラフェン 3D-RGO-ZnO / BaFe12O19
最適な動作周波数 5.8～11.52GHz
3D-rGO-ZnOサンプル

図13 3D-rGO-ZnOサンプル (Sun, X.; Sheng, L.; Yang, J.; An, K.; Yu, L.; Zhao, X. 2017)

書誌情報

1.  Ameer, S.; Gul, IH (2016). ハイブリッド吸収体の実効吸収帯域シフトに及ぼす還元グラフェン酸化物の影響. PLoS One, 11(6), e0153544。https://doi.org/10.1371/journal.pone.0153544。

2.  カンプラ、P. (2021). [報告】水性懸濁液中の酸化グラフェンの検出（Comirnaty™ RD1）: 光・電子顕微鏡による観察研究。アルメリア大学 https://docdro.id/rNgtxyh

3.  Chen, Y.; Fu, X.; Liu, L.; Zhang, Y.; Cao, L.; Yuan, D.; Liu, P. (2019). 5G周波数帯における柔軟なグラフェン/アクリロニトリルブタジエンゴム複合体のミリ波吸収特性. Polymer-Plastics Technology and Materials, 58(8), 903-914。https://doi.org/10.1080/03602559.2018.1542714。

4.  スペイン政府. (2021). 復興計画、トランスフォーメーションとレジリエンス. Component 15: Digital connectivity, promotion of cybersecurity and deployment of 5G. https://www.lamoncloa.gob.es/temas/fondos-recuperacion/Documents/16062021-Componente15.pdf.

5.  He, L.; Zhao, Y.; Xing, L.; Liu, P.; Wang, Z.; Zhang, Y.; Du, Y. (2018). 還元型酸化グラフェン被覆薄片状カルボニル鉄複合体の作製とその優れたマイクロ波吸収特性. RSC advances, 8(6), p. 2971-2977。https://doi.org/10.1039/C7RA12984J。

6.  Hu, J.; Shen, Y.; Xu, L.; Liu, Y. (2020). フラワー状MnO2/還元酸化グラフェン（rGO）ナノコンポジットの簡便な作製とマイクロ波吸収性能の検討 . Chemical Physics Letters, 739, 136953. https://doi.org/10.1016/j.cplett.2019.136953

7.  イグレシアス-フラガ、A. (2020). 5Gの到来で電波スペクトルはこうして分配される。スペイン人が投資しました。https://www.elespanol.com/invertia/disruptores-innovadores/politica-digital/20200603/reparte-espectro-radioelectrico-llegada/493701949_0.html

8.  Li, X.; Xiong, H.; Rommelfanger, N.; Xu, X.; Youn, J.; Slesinger, PA; Qin, Z. (2021).。ワイヤレス・ニューロモジュレーションのためのナノトランスデューサ＝Nanotransducers for wireless neuromodulation. Matter, 4(5), p. 1484-1510。https://doi.org/10.1016/j.matt.2021.02.012。

9.  Ma, E.; Li, J.; Zhao, N.; Liu, E.; He, C.; Shi, C. (2013). 還元型酸化グラフェン/Fe3O4 ナノコンポジットの作製とそのマイクロ波電磁波特性. Materials Letters, 91, p. 209-212。https://doi.org/10.1016/j.matlet.2012.09.097。

10.  ナショナル5Gオブザーバトリー。(2020). 5G standardization and deployment report. http://apiem.org/images/contenidos/2020/APIEM_News/APIEM_News_27_de_julio/200723_AAFF-INFOestandarizacionDespleg5G.pdf | [website] https://on5g.es/

11.  Peng, W.; Li, H.; Song, S. (2017). スーパーキャパシタ用電極材料としてのフッ素化グラフェン/CoAl層状複水酸化物複合体の合成. ACS applied materials & interfaces, 9(6), p. 5204-5212。https://doi.org/10.1021/acsami.6b11316。

12.  Quan, L.; Qin, F.X.; Estevez, D.; Lu, W.; Wang, H.; Peng, H.X. (2019). .[英語版のみ]窒素添加グラフェンにおける酸化物前駆体形態の役割. ジャーナル・オブ・フィジックスD: Applied Physics, 52(30), 305001. https://doi.org/10.1088/1361-6463/ab1dac

13.  Ren, F.; Zhu, G.; Ren, P.; Wang, K.; Cui, X.; Yan, X. (2015). マイクロ波吸収体としてのグラフェンナノシートおよびCoFe2O4 -還元グラフェン酸化物ナノハイブリッドを充填したシアネートエステル樹脂. Applied Surface Science, 351, pp.40-47。https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2015.05.101。

14.  Sudeep, PM; Vinayasree, S.; Mohanan, P.; Ajayan, PM; Narayanan, TN; Anantharaman, M.R. (2015). SバンドとXバンドのマイクロ波吸収を強化するフッ素化グラフェンオキシド。Applied Physics Letters, 106(22), 221603. https://doi.org/10.1063/1.4922209

15.  Sun, X.; Sheng, L.; Yang, J.; An, K.; Yu, L.; Zhao, X. (2017). 電磁波吸収のための3次元（3D）還元酸化グラフェン（RGO）/酸化亜鉛（ZnO）/バリウムフェライトナノコンポジット＝電磁波吸収のための3次元（3D）還元酸化グラフェン（RGO）/酸化亜鉛（ZnO）/バリウムフェライトナノコンポジット. ジャーナル・オブ・マテリアル・サイエンス: Materials in Electronics, 28(17), p. 12900-12908。https://doi.org/10.1007/s10854-017-7120-2。

16.  Xu, Y.; Luo, J.; Yao, W.; Xu, J.; Li, T. (2015). 還元型酸化グラフェン/フレーク状カルボニル鉄粉/ポリアニリン複合体の作製とそのマイクロ波吸収特性の向上. Journal of Alloys and Compounds, 636, p. 310-316。https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2015.02.196。

17.  Zhang, D.; Chai, J.; Cheng, J.; Jia, Y.; Yang, X.; Wang, H.; Cao, M. (2018). ヘテロ構造を有するMos 2 -酸化鉄ハイブリッドおよびMos 2系還元酸化グラフェンハイブリッドの高効率マイクロ波吸収特性と吸収帯域の拡大 Applied Surface Science, 462, p. 872-882。https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2018.08.152。

18.  Zhang, L.; Yu, X.; Hu, H.; Li, Y.; Wu, M.; Wang, Z.; Chen, C. (2015). 酸化鉄/還元酸化グラフェン複合体の簡便な合成：高温での電磁波吸収への応用. Scientific reports, 5(1), p.1-9. https://doi.org/10.1038/srep09298

参考動画

1 【アナ・ミハルチャ博士今すぐ全てのワクチン💉を打つのをやめてください、ナノ技術で汚染されています】日本語字幕付き

（10分）アナ・ミハルチャ博士今すぐ全てのワクチン💉を打つのをやめてください、ナノ技術で汚染されています😡

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