نخستین مایع تمام مغناطیسی ساخته شدبعلاوهفیلم
به گزارش نیو وبلاگ دانشمندان آزمایشگاه بركلی(Berkeley) موفق به ساخت اولین سیال تمام مغناطیسی دنیا شده اند.
به گزارش نیو وبلاگ به نقل از ایسنا و به نقل از گیزمگ، همانطور كه می دانید آهن رباها همیشه به حالت جامد هستند، اما نزدیكترین چیزی كه به یك مایع مغناطیسی داریم، یك طبقه از مایعات به نام "فروسیال"(ferrofluid) است. فروسیال ها از ذرات آهن-اكسید معلق در مایعات ساخته شده اند و زمانی كه در معرض آهنربا قرار می گیرند تنها به صورت موقت مغناطیسی هستند.
اما حالا محققان آزمایشگاه ملی "لارنس بركلی" توانسته اند نخستین مایع تمام مغناطیسی دائمی را ایجاد كنند كه می تواند راه های جدیدی برای صنایع الكترونیك و رباتیك باز كند.
فروسیال ها حدودا از دهه 1960 بكار گرفته شده اند و از آن موقع در بلندگوها، ساعت های چشم نواز و سطوحی كه می توانند چسبندگی و لغزندگی خویش را برپایه نیاز تغییر دهند، استفاده شده اند و امكان دارد بزودی برای حركت ماهواره های كوچك استفاده شوند.
اما در تمام این موارد، مایع تنها زمانی خواص مغناطیسی خویش را نشان داده است كه یك میدان مغناطیسی بر آن اعمال شود، در حالیكه مایع مغناطیسی جدید آزمایشگاه بركلی نخستین سیالی است كه به صورت دائمی مغناطیسی است.
"تام راسل" پژوهشگر ارشد این مطالعه می گوید: ما یك ماده جدید ساخته ایم كه هم مایع و هم مغناطیسی است. هیچ كس تاكنون چنین چیزی را مشاهده نكرده است. این مایع، ما را هم متعجب كرد.
وی ادامه داد: اگر یك فروسیال به صورت موقت مغناطیسی باشد، ما چگونه می توانیم آنرا به صورت دائمی مغناطیسی نماییم و مانند یك آهن ربای جامد رفتار كند، اما همچنان حالت مایع داشته باشد؟
این تیم با چاپ سه بعدی قطرات یك میلی متری از یك فروسیال آغاز كرد كه هر كدام دارای میلیاردها نانوذره آهن-اكسید با عرض تنها 20 نانومتر بودند. این نانوذرات در یك محلول دیگر معلق بودند. محققان در بررسی دقیق تر دریافتند كه قطرات شكل خویش را حفظ كردند، چونكه نانوذرات اطراف لبه های آنها را گرفته بودند.
سپس محققان یك سیم پیچ مغناطیسی را از روی قطرات گذراندند كه باعث فعال شدن مغناطیس آنها شد. اما برخلاف فروسیال های معمولی، این مغناطیس حتی بعد از برداشتن سیم پیچ هم باقی ماند و قطرات آغاز به چرخش هماهنگ به دور یكدیگر كردند.
با مطالعه مغناطیس قطرات، تیم متوجه شد كه چرا این اتفاق افتاده است. هر نانوذره آهن-اكسید موجود در هر قطره به صورت مستقل و همزمان به میدان مغناطیسی واكنش نشان داد و به علت اینكه خیلی از آنها در سطح با هم جمع شده شوند، اساسا یك پوسته مغناطیسی جامد را تشكیل دادند. این ذرات بیرونی همینطور جهت گیری مغناطیسی خویش را از روی نانوذرات موجود در هسته گذراندند.
همانطور كه از مایع مغناطیسی انتظار می رود، خواص مغناطیسی خویش را در هر شكلی حفظ می نماید. محققان نشان دادند كه این مایع می تواند قطره ها را به قسمت های كوچك تر تقسیم كند یا آنها را به شكل كره، سیلندر، پنكیكی، لوله ای و حتی به شكل هشت پا دربیاورد، در حالیكه هنوز مغناطیسی هستند.
مهمتر از همه، قطره ها قابل تنظیم هستند، ازاین رو می توان حالت مغناطیسی آنها را روشن و خاموش كرد.
در مجموع، این خواص می تواند این قطرات را در ربات ها و یا دستگاه های الكترونیكی بسیار مفید و كاربردی كند.
تیم سازنده می گوید از آنها می توان برای تولید سلول های مصنوعی چاپ سه بعدی مایع و یا ربات های تحت كنترل مغناطیسی كه داروها را داخل بدن حمل می كنند، استفاده گردد.
فِروسیال یا فِروفلوئید تلفیقی از دو واژه فرومغناطیس و فِلوئید به معنای شاره یا سیال یا محلول مغناطیسی شاره ای است كه در حضور یك میدان مغناطیسی به شدت مغناطیده می شود. فروسیال مخلوطی كلوئیدی، متشكل از ذرات فرومغناطیسی در ابعاد نانو یا ذرات فرومغناطیسی به صورت معلق در یك مایع حامل(معمولاً یك حلال آلی یا آب) است. هر ذره كوچك كاملاً پوشیده از سورفاكتانت است تا مانع لخته شدن شود. زمانی كه این مایع در میدان مغناطیسی قوی قرار می گیرد، ذرات فرومغناطیسی لخته های بزرگی را می سازند و به این صورت می توان ذرات فرومغناطیسی بزرگ را از مخلوط كلوئیدی همگن جدا كرد. جاذبه مغناطیسی بین نانوذرات به اندازه ای ضعیف است كه نیروی واندروالسی سورفاكتانت برای پیشگیری از توده ای شدن یا لخته شدن كفایت می كند.
فروسیال معمولا زمانی كه در یك میدان مغناطیسی خارجی قرار نگرفته است، خاصیت مغناطیسی خویش را حفظ نمی كند و بنابراین در هنگام طبقه بندی، به جای گروه فِرومغناطیس ها در گروه ابرپارامغناطیسها(Superparamagnet) قرار می گیرد. تفاوت بین فروسیال ها و مایعات مغناطیسی یا همان مایع های MR اندازه ذرات آن هاست.
ذرات موجود در فروسیال ها عموما ذرات نانو هستند كه در مایع معلق می باشند و به صورت كلی در شرایط معمولی ته نشین نمی شوند. در حالیكه ذرات تشكیل دهنده مایعات مغناطیسی عموما در مقیاس میكرومتر هستند كه برای معلق ماندن بسیار سنگینند و به مرور زمان به علت تفاوت چگالی ذاتی بین ذرات تشكیل دهنده و سیال حامل، ته نشین می شوند. ازاین رو ماده های فروسیال و مایعات مغناطیسی كاربردهای متفاوتی دارند.
این پژوهش در مجله Science انتشار یافته است.
مرورگر شما از ویدئو پشتیبانی نمی نماید.
فایل آنرا از اینجا دانلود كنید: video/mp4
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب