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
رازهای گشوده شده ی تخمیر، دریچه ای بسوی سوخت زیستی جدید

رازهای گشوده شده ی تخمیر، دریچه ای بسوی سوخت زیستی جدید

پژوهشگران دانشگاه ایلینویز اوربا-چمپین، برای اولین بار به راز وابستگی پیچیده متقابل و تنظیم واکنش های متابولیک، تنظیم ژن و عوامل محیطی متابولیسم کلسترودیال پی بردند، یافته هایی که بینش ما را در پیشرفت سوخت زیستی افزایش می دهد.

مطالعه متن کامل
کشف نقاشی های دیواری باستانی در اِفسوس ترکیه

کشف نقاشی های دیواری باستانی در اِفسوس ترکیه

به تازگی حکاکی های دیواری باستانی در دیوارهای شهر اِفسوس در ترکیه امروزی کشف شده است. صدها پیام برگرفته از تصاویر این حکاکی ها نشاندهنده امور روزمره ای است که ساکنان این شهر صدها سال پیش از این مبادرت به انجامش می کرده اند، به عنوان مثال می توان از نبرد گلادیاتورها، مسابقات ارابه رانی، نبرد مذهبی و الزامات زندگی مردمان نام برد. در این مطلب نگاهی به برخی از حکاکی هایی که به تازگی رمزگشایی شده اند خواهیم داشت.

مطالعه متن کامل
بافت جنگلی از جنس فیبر کربن

بافت جنگلی از جنس فیبر کربن

اخیراً «سازه ای جنگل مانند» که یک معماری شبکه ای و بزرگ دارد حیاط مرکزی موزه ویکتوریا و آلبرت لندن را احاطه کرده است که حاصل زحمت ربات هاست. تیمی از دانشگاه اشتوتگارت به عنوان بخشی از تلاش خود برای تاکید بر اهمیت مهندسان که "قهرمانان خاموش" نامیده می شوند و نقشی که در زندگی روزانه مان بازی می کنند، با استفاده از ربات ها برای فصل مهندسی موزه V&A اقدام به توسعه پاویلیونی از جنس فیبر کربن زده اند. پاویلیون مزبور که Elytra Filament Pavilion نامگذاری شده است، یک چیدمان باغچه ای می باشد که در آن، فناوری و طبیعت در قالب طراحی الهام گرفته از حشرات، بر اساس ساختار فیبریِ سخت شده ی بال های جلویی سوسکِ الیترا، عرضه شده اند.

مطالعه متن کامل
Droneport پروژه ای متفاوت برای تحویل کالا در آفریقا

Droneport پروژه ای متفاوت برای تحویل کالا در آفریقا

«فوستر و شرکا» که طراح فرودگاه های بزرگی در جهان می باشد، در آخرین پروژه خود به پروژه ای بسیار کوچکتر و غیرمنتظره رو آورده که پرنده های بی سرنشین است. استودیوی طراحی بین المللی مزبور از طرح های خود برای Droneport (آشیانه پرنده های بی سرنشین) پرده برداری نموده است. قطب حمل و نقلی که قرار است با استفاده از وسایل پرنده بی سرنشین اقدام به تحویل اقلام دارویی اورژانسی به مناطق دوردست شرق آفریقا نماید. فوستر و شرکا طرح Droneport را با همکاری Afrotech توسعه داده است و نقشه هایی را برای تکمیل هر سه ساختمان اولیه تا سال 2020 دارد.

مطالعه متن کامل
موفقیت دانشمند ایرانی "امین امینی مقصود بیگی" در کمک به بیماران پارکینسون؛ با حسگر Kinect بیماران پارکینسونی می توانند در یک خط راه بروند

موفقیت دانشمند ایرانی "امین امینی مقصود بیگی" در کمک به بیماران پارکینسون؛ با حسگر Kinect بیماران پارکینسونی می توانند در یک خط راه بروند

بیشتر شما از حرکات و لرزش های شدید بیماران مبتلا به پارکینسون آگاه هستید اما این تنها مشکل و نشانه ای نیست که این بیماران باید با آن تا کنند. علاوه بر این مشکل آن ها باید بتوانند با عارضه ای که Freezing of Gait یا FOG نامیده می شود هم دست و پنجه نرم کنند. در اثر این عارضه ماهیچه های بیماران ممکن است هنگام راه رفتن آن ها یک دفعه بگیرد و منجمد شود به گونه ای که آن ها حس می کنند پاهایشان به زمین چسبیده است و همین اتفاق می تواند منجر به زمین خوردن آن ها بشود. محققان دانشگاه برونل لندن یک حسگر Kinect را هک کردند تا بتوانند به این مشکل غلبه پیدا کنند.

مطالعه متن کامل