کوی دانش - kooy

ایجاد خاصیت مغناطیسی در فلزات غیر مغناطیس.

ایجاد خاصیت مغناطیسی در فلزات غیر مغناطیس.
13 شهریور
09:30 1394
دانشمندان دانشگاه لیدز برای اولین بار خاصیت مغناطیسی را در فلزات غیر مغناطیس ایجاد کردند. آن‌ها این کار را با تغییر واکنش‌های خاص کوانتومی در ماده انجام دادند.ممکن است روزی آهن رباهای پلاستیکی که به این روش ساخته می‌شوند وابستگی ما به فلزات سمی مغناطیسی را کم کنند. این آهن رباها در وسایلی چون توربین‌های بادی، کامپیوتر و وسایل عکس برداری طبی به کار میروند.

دانشجوی فوق لیسانس دانشکده فیزیک و نجوم دانشگاه لیدز خانم فاطمه المعماری می‌گوید: "امکان ایجاد خاصیت مغناطیسی در مواد غیر مغناطیس، راهی جدید برای ساختن وسایل مختلف با مواد فراوان و بی ضرری مثل کربن و مس برای باز می‌کند."

به طور معمول فقط سه نوع فلز وجود دارد که با قرار گرفتن در میدان مغناطیسی در دمای اتاق خاصیت مغناطیسی پیدا می‌کنند، و حتی پس از خروج از میدان مغناطیسی خاصیت آهن ربایی خود را حفظ می‌کنند. این فلزات آهن، کبالت و نیکل می‌باشند. دلیل محدودیت مواد آهن ربا مربوط به شرایط اتمی است (ضابطه اِستونر Stoner) که جای قرار گرفتن الکترون‌ها را در اتم و قدرت فعل و انفعالات بین آن‌ها را مشخص می‌کند.

ضابطه اِستونر مشخص می‌کند که چه زمانی تعداد الکترون‌های موجود در مدار دور هسته اتم می‌توانند طی فعل و انفعالاتی دو برابر شوند، بنابراین نتیجه آن از موارد مشابه در فلزات مغناطیسی بهتر است. منظور از فعل و انفعالات، تعامل بین الکترون‌های ثابت درون اتم و وابسته به موقعیت چرخش کوانتومی هر الکترون، (بالا و پایین) می‌باشد.

به طور ساده، اگر فکر کنیم که هر الکترون، شارژ شده و دارای میدان مغناطیسی باشد و در فلزات معمولی به میزان مساوی از الکترون‌های جفت داشته باشیم، الکترون‌ها می‌توانند یکدیگر را خنثی نموده و در نتیجه ماده از نظر بار مغناطیسی نیز خنثی می‌باشد (این موقعیت در ضابطه استونر برابر صفر است.)

در مواد فرومغناطیس، که تعداد الکترون‌های غیر جفت از الکترون‌های جفت بیشتر است (که در ضابطه استونر بالاتر از صفر هستند) معمولا میدان مغناطیسی با خروج الکترون‌های غیر جفت و دارای بار متضاد، از بین می‌رود. در نتیجه هر الکترون غیر جفت مثل یک آهن ربای کوچک عمل می‌کند، تعداد زیاد این الکترون‌ها در یک ماده، باعث ایجاد میدان مغناطیسی بالایی در آن ماده می‌شود.

در مورد برخی از انواع مواد مغناطیسی با افزودن مواد غیر مغناطیسی، باعث تغییر خواص آن‌ها می‌شویم، در حالیکه در تحقیقات اخیر دانشمندان دانشگاه لیدز با حذف بعضی مواد از ماده غیر مغناطیس خاصیت آن را تغییر داده و آن را مغناطیسی کرده‌اند دقیقتر بگوییم با حذف الکترون‌ها. این کار با استفاده از رابطی که دارای روکشی از جنس کربن C60 می‌باشد انجام می‌شود. Buckministerfullerene, aka buckyballs ملکول کروی کربن با ترکیب حلقوی و تعدادی از الکترون‌ها را خارج کرده تا تعداد الکترون‌های غیر جفت در ماده بیشتر شده و به حد ضابطه استونر در مواد فرومغناطیسی برسد.

دکتر اسکار سپیدیس از کالج فیزیک و نجوم دانشگاه لیدز می‌گوید: "ما و محققان دیگر متوجه شدیم که یک آهن ربا پس از تغییر رابط ملکولی چگونه رفتار می‌کند. قدم بعدی ما این بود که ببینیم آیا برای دادن خاصیت مغناطیسی به مواد غیر مغناطیس می‌شود از ملکول‌ها استفاده کرد یا خیر."

نتیجه این بود که محققان توانستند مس و منیزیم را، با اضافه کردن C60 برای خارج کردن تعدادی از الکترون‌ها، به آهن ربا تبدیل کنند. با وجود اینکه قدرت این آهن ربا از آهن ربای فرومغناطیس کمتر بود ولی خاصیت آهن ربایی آن‌ در دمای اتاق نیز پایدار بود. بر خلاف مواد مصنوعی دیگری که دارای خواص عجیب و گوناگونی هستند، مواد مغناطیسی مصنوعی توانستند خواص خود را حتی در دمای کمی بالاتر از صفر مطلق نیز حفظ کنند، و این یعنی فلزاتی که با کاهش الکترون مغناطیسی شده‌اند در تمام شرایط مختلف محیطی زندگی ما می‌توانند مورد استفاده قرار گیرند.

المعماری می گوید: "تکنولوژی‌های آینده، مانند کامپیوتر کوانتومی، احتیاج به نوع جدیدی از آهن ربا دارد که ذخیره سازی و پردازش بالاتری داشته باشد. تحقیق ما قدمیست به سوی خلق چنین «آهن ربای فراماده» برای برآورده ساختن این نیاز."

ما هنوز در مراحل اولیه ساخت چنین موادی هستیم و تلاش و فعالیت زیادی برای ایجاد قدرت مغناطیسی بیشتر در این مواد لازم است.

دکتر سپیدیس می‌گوید: "می‌توانید این آهن ربا را مثل همیشه به در یخچال بزنید، اما ما امیدواریم با ترکیبات متفاوت این مواد را در تکنولوژی‌های آینده به کار بریم."

کلمات کلیدی

اشتراک

درباره نویسنده

سیبا جریریان

سیبا جریریان

شما اولین نفری باشید که برای این خبر نظر میدهد
تصویر امنیتی



عبارت در تصویر را وارد کنید


محققان راهی برای خودترمیمی کامپوزیتها در دمای بسیار پایین یافتند

محققان راهی برای خودترمیمی کامپوزیتها در دمای بسیار پایین یافتند

دانشمندان روشی را توسعه داده اند که توسط آن موادی که عموماً در صنایع هوایی و ماهواره ها استفاده می شوند می توانند به خودترمیمیِ شکستها و خش های خود در دمای زیر انجماد بپردازند. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه باشید...

مطالعه متن کامل
راه حلی مؤثر و کم هزینه برای ذخیره انرژی خورشیدی

راه حلی مؤثر و کم هزینه برای ذخیره انرژی خورشیدی

چگونه می توان انرژی خورشیدی را برای استفاده در زمانی که تابش خورشید وجود ندارد ذخیره کرد؟ یک راه حل تبدیل انرژی خورشیدی به هیدروژن توسط الکترولیز آب است. این ایده به این صورت است که از الکتریسیته ای که توسط انرژی خورشیدی (پنلهای خورشیدی) بدست می آید برای تجزیه ملوکولهای آب به اکسیژن و هیدروژن استفاده شود. سپس هیدروژن خالص را می توان بعنوان منبع انرژی الکتریسیته ویا یک منبع سوختی استفاده کرد. اما دقیقاً همینجاست که موضوع پیچیده می شود. حتی با وجود فناوری های مختلفِ تولید هیدروژن و نتایج نوید بخش آزمایشگاهی، هنوز این روش بسیار ناپایدار و گران است و صرفاً برای استفاده های بزرگ تجاری دارای صرفه است. حال، رویکرد جدیدی توسط محققانِ سوئیسی عرضه شده است. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه باشید...

مطالعه متن کامل
تولید سوخت از دی اکسید کربن

تولید سوخت از دی اکسید کربن

در مطالعه ای جدید که توسط دپارتمان انرژی آرگونه از لابراتوار ملی آمریکا و دانشگاه ایلینویز در شیکاگو انجام شد، محققان موفق به یافتن راهی شدند تا با کمک نور آفتاب، دی اکسید کربن را به یک منبع قابل استفاده انرژی تبدیل کنند. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
قهوه جوشی با قابلیت کشت قارچ

قهوه جوشی با قابلیت کشت قارچ

اگر از زمره عاشقان قهوه هستید و در عین حال قارچ هم از چاشنی های همیشگی غذاهای شماست احتمالاً از همین الان تصمیم قطعی برای خرید این دستگاه را خواهید گرفت. این دستگاه جالب توسط آدریان پرز طراح بارسایی طراحی و تولید شده است. دستگاه های قهوه جوش صرفاً دو دهم درصد از قهوه را تبدیل به نوشیدنی می کنند و مابقی بصورت تفاله دور ریخته می شود. گرچه استفاده از تفاله قهوه بعنوان بستری برای پرورش قارچ موضوع جدیدی نیست ولی در پشت دستگاهی که در ادامه بررسی می کنیم تفکر خلاقانه ای وجود دارد. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
پیشرفت تکنولوژی پهپادها

پیشرفت تکنولوژی پهپادها

پهپادها بزودی قادر خواهند بود همانند یک پرنده ویا یک حشره بالدار تصاویر محیط را دریافت کرده، پردازش نمایند و بدون نیاز به دخالت نیروی انسانی، رادار وحتی هدایت GPS ماهواره ای راه خود را بیابند. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
 پروژه سئول اسکای گاردن از MVRDV  شما را به قدم زدن در باغ دعوت می کند

پروژه سئول اسکای گاردن از MVRDV شما را به قدم زدن در باغ دعوت می کند

قرار است پروژه سئول اسکای گاردن در سال 2017 تکمیل شود. شرکت معماری هلندی MVRDV طرح های خود را برای تبدیل باریکه بلندی از بزرگراهی بلا استفاده در سئول کره جنوبی به «باغ- آسمانی عابر دوست» ارائه داده است. سئول اسکای گاردن در سال 2017 تکمیل خواهد شد و شامل فضاهای فروشگاهی مثل کافه، گل فروشی و بازارهای خیابانی می شود.

مطالعه متن کامل
وایت بوردِ استیکری، پشت مانیتورِ لپ تاپ شما را تبدیل به چرک نویس می کند

وایت بوردِ استیکری، پشت مانیتورِ لپ تاپ شما را تبدیل به چرک نویس می کند

اگر لپ تاپ شما دارای صفحه لمسی است و نیاز فوری به نوشتن یادداشت دارید کافیست یک قلم نوری دم دستتان باشد. اگر لپ تاپ صفحه لمسی ندارد، می توانید از تبلت استفاده کنید، اما اگر تبلت نداشتید می توانید سراغ گوشی هوشمندتان بروید (و البته، لوحه های Wacom هم هست). از هیچ کدام خوشتان نیامد؟ خب، می توانید روشی قدیمی تر را انتخاب کنید، اما در این دوره زمانه چه کسی هست که قلم و کاغذ با خودش این طرف آن طرف ببرد؟ خب، استیکر لپ تاپ وایت بورد را امتحان کنید.

مطالعه متن کامل
تکامل صفحه یخی جنوبگان

تکامل صفحه یخی جنوبگان

پژوهش دانشگاه بروکسل پرده از راز پایداری ورقه یخی قطب جنوب برداشت. برای نخستین بار در این پژوهش، افزایش یخ (افزایش قسمت های نوک که ورقه های یخی را در محل شناور نگه می دارند) طی دوره های گذر بین یخچالی و یخچالی [1] تشکیل شده اند که اساسا باعث پاسخ دیرپای آشکار ورقه های یخی به تغییرات اقلیمی می شود.

مطالعه متن کامل
6 سیستم سرگرمی خطوط هوایی که مسافران را در صندلی خود میخکوب خواهد کرد

6 سیستم سرگرمی خطوط هوایی که مسافران را در صندلی خود میخکوب خواهد کرد

چطور باید مسافران یک خط هوایی را شاد کرد؟ صرف نظر از طراحی فضای داخلی هواپیما و فراهم سازی فضای فراوان برای مسافران، از دیگر تدابیری که می توان آن بورد در اختیار افراد قرار داد، سیستم های سرگرمی است. خوشبختانه، تماشای پخش زنده تلوزیونی یا فیلمهای پرفروش باعث کاستن از دردسر ناشی از نشستن روی یک صندلی ناراحت است. سرگرمی در حین پرواز (IFE) که در هواپیماهای جدید بصورت استاندار وجود دارد، هیچ شباهتی با دوران قدیم و آن مانیتورهای کوچکی که برای دیدنشان باید سرتان را بالا نگاه می داشتید ندارد. بلکه امروزه سیستم های سرگرمی هم نوین شده اند و به صورت کامپیوترهایی برعقب صندلی جلویی هر فرد نمایان گشته که با انواع و اقسام فیلم ها بارگذاری شده اند یا به صورت ست آپ های بی سیمی عرضه می شود که محتوی مدنظر را روی گوشی هوشمند یا تبلت کاربران به نمایش در می آورد.

مطالعه متن کامل
چگونه "ریف" مصنوعی لندن به کمک طبیعت طراحی شد

چگونه "ریف" مصنوعی لندن به کمک طبیعت طراحی شد

زیست شناسی برای مایکل پاولین که یک معمار است صرفا منبع الهام محسوب نمی شود، بلکه وی در تمام مراحل کار طراحی خود از این علم بهره می گیرد. به گفته وی الهام گیری از طبیعت مثل این می ماند که آدم از "3.8 میلیارد سال تحقیق و توسعه" استفاده کند.

مطالعه متن کامل