افزایش ۵ برابری میدان مغناطیسی با میکروگل

محققان با توسعه ساختاری گل‌مانند از جنس آلیاژ نیکل-آهن، موفق به تمرکز و تقویت موضعی میدان‌های مغناطیسی شده‌اند.

این پژوهش که توسط گروه آنا پالائو در مؤسسه علوم مواد بارسلونا (ICMAB) و با همکاری پروژه CHIST-ERA MetaMagIC انجام شده، نشان می‌دهد که میزان این اثر را می‌توان با تغییر هندسه و تعداد «گلبرگ‌ها» کنترل کرد.

تولید «میکروگل‌ها» در هندسه‌های مختلف

این متامتریال مغناطیسی که تنها چند میکرومتر اندازه دارد، زیر میکروسکوپ الکترونی به شکل گل‌های کوچکی دیده می‌شود. دانشمندان اعلام کرده‌اند که «گلبرگ‌های» این ماده از نوار‌هایی از جنس آلیاژ فرومغناطیسی نیکل-آهن تشکیل شده و امکان تولید این میکروگل‌ها در هندسه‌های متنوعی وجود دارد. این ساختار‌ها نه‌تنها می‌توانند دارای شعاع‌های داخلی و خارجی متفاوت باشند، بلکه تعداد و عرض گلبرگ‌های آنها نیز قابل تغییر است.

پژوهشگران تأکید دارند که شکل گلبرگی این ماده باعث تمرکز خطوط میدان یک میدان مغناطیسی خارجی در مرکز دستگاه می‌شود و در نتیجه، شدت میدان مغناطیسی به طور قابل‌توجهی افزایش می‌یابد.

بر اساس گزارش منتشرشده، این دستگاه می‌تواند برای افزایش حساسیت حسگر‌های مغناطیسی، کاهش انرژی موردنیاز برای ایجاد میدان‌های مغناطیسی موضعی و مطالعه نمونه‌ها در میدان‌های مغناطیسی بسیار قوی‌تر از حد فعلی به کار رود.

متامتریال‌ها و افزایش حساسیت حسگر‌های مغناطیسی

آنا پالائو درباره اهمیت این پژوهش می‌گوید: «متامتریال‌ها موادی مصنوعی هستند که دارای ریزساختار‌هایی با ابعادی کوچک‌تر از طول موج امواج الکترومغناطیسی یا حرارتی موردنظر هستند. ما در حال کار بر روی میکروساختار‌های مغناطیسی هستیم که می‌توانند در ذخیره‌سازی داده، پردازش اطلاعات، زیست‌پزشکی، کاتالیز و فناوری حسگر‌های مغناطیسی مورد استفاده قرار گیرند.»

وی افزود: «با استفاده از این متامتریال‌ها، حساسیت حسگر‌های مغناطیسی به میزان چشمگیری افزایش می‌یابد، زیرا میدان مغناطیسی موردنظر برای آشکارسازی، در مرکز این سیستم‌ها تقویت خواهد شد.»

هدایت میدان‌های مغناطیسی با متامتریال‌ها

مطالعه‌ای که در مجله ACS Nano منتشر شده، نشان داده است که متامتریال‌های مغناطیسی با هندسه، شکل، اندازه و آرایش دقیق اجزای سازنده خود، می‌توانند برای تمرکز، تقویت یا هدایت میدان‌های مغناطیسی مورد استفاده قرار گیرند.

این پژوهش با همکاری دکتر سرجیو والنسیا در آزمایشگاه BESSY II انجام شده است. والنسیا توضیح می‌دهد: «سیستم تجربی ما یک میکروسکوپ الکترونی نشر نوری است، بنابراین میدان‌های مغناطیسی باعث انحراف الکترون‌ها می‌شوند و انجام آزمایش‌ها را دشوار می‌کنند.»

وی افزود: «حداکثر میدان مغناطیسی که معمولاً می‌توانیم برای تصویربرداری اعمال کنیم، حدود ۲۵ میلی‌تسلا (mT) است. اما با استفاده از این متمرکزکننده میدان مغناطیسی، که میدان را فقط به‌طور موضعی تقویت می‌کند، می‌توانیم به‌راحتی به میدان‌هایی پنج برابر قوی‌تر دست یابیم. این موضوع بسیار هیجان‌انگیز است، زیرا امکان مطالعه طیف وسیعی از سیستم‌های مغناطیسی را در شرایطی که پیش‌تر ممکن نبود، فراهم می‌کند.»

محققان بر این باورند که یافته‌های این پروژه می‌تواند عملکرد و تطبیق‌پذیری دستگاه‌های مغناطیسی را با استفاده از مواد مغناطیسی ساختاریافته، بهبود بخشد.

انتهای پیام/