قوانین جدید جاذبه کشف شد؛

دانشمندان موفق به تولید مواد جدیدی شده اند که مایع و مغناطیس است

گروهی از دانشمندان آزمایشگاه برکلی موفق به تولید مواد جدیدی شده اند که مایع و مغناطیسی است و هیچ کس پیش از این آنرا مشاهده نکرده است،

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری از اصفهان، به نقل از phys.org، گروهی از دانشمندان آزمایشگاه برکلی موفق به تولید مواد جدیدی  شده اند که مایع و مغناطیسی است و هیچ کس پیش از این آنرا مشاهده نکرده است،با  این کشف مواد مغناطیسی وارد بابی جدید شد.

اختراعات قرن ها گذشته و دانشمندان امروز روش های هوشمندانه ای برای زندگی ما با آهنرباهای بزرگ از سوزن مغناطیسی بر روی یک قطب نما تا دستگاه های ذخیره سازی داده های مغناطیسی و حتی دستگاه های اسکن بدنه ی مغناطیسی (رزونانس مغناطیسی) پیدا کرده اند.

تمام این فن آوری ها بر روی آهنرباهای ساخته شده از مواد جامد تکیه می کنند. اما آیا شما می توانید یک دستگاه مغناطیسی را از مایعات بیابید؟

گروهی از دانشمندان آزمایشگاه برکلی این کار را با استفاده از یک چاپگر اصلاح شده 3 بعدی انجام داده اند، یافته های آنها که در 19 ژوئیه در مجله Science منتشر شد می تواند به یک طبقه انقلابی از دستگاه های مایع قابل چاپ برای انواع برنامه های کاربردی از سلول های مصنوعی منتهی شود اینها درمان سرطان هدفمند را به روبات های مایع انعطاف پذیر ارائه می دهند که می توانند شکل خود را تغییر  داده تا با محیطشان سازگار شوند .

تام راسل، دانشمند آزمایشگاه برکلی و استاد علوم و مهندسی پلیمر در دانشگاه ماساچوست، آمهرست می گوید: "ما مواد جدیدی را تولید کرده ایم که مایع و مغناطیسی است و هیچ کس آنرا پیش از این مشاهده نکرده است. "این درهایی به یک زمینه جدید علمی و در زمینه مواد مغناطیسی باز می کند."

 

جلسات جم: ساخت آهن ربا از مایعات

برای هفت سال گذشته، راسل، برنامه ای به نام مجموع های متقابل سازگاری به سوی تشکیل مایعات در بخش علوم مواد آزمایشگاهی برکلی را سرپرستی می کند، که بر روی توسعه یک کلاس جدید از مواد سه بعدی قابل چاپ سازه های تمام مایع تمرکز کرده است.

یک روز، راسل و نخستین نویسنده این تحقیق، اکسوبو لیو، ایده ساختن سازه های مایع از فلوئوردها، حلالهای ذرات آهن اکسیدی که به شدت مغناطیسی می شوند، اما فقط در حضور یک آهنربا دیگر، را مطرح می کنند."ما تعجب کردیم، اگر یک فریت فلوئید به طور موقت می تواند مغناطیسی شود، چگونه می توان آن را به طور دائمی مغناطیسی کرد، که مانند مغناطیسی جامد رفتار می کند، اما هنوز هم از نظر ظاهر و احساس مایع  باشد؟ "

برای پیدا کردن، راسل و لیو دانشجوی کارشناسی ارشد در بخش علوم مواد آزمایشگاهی دانشگاه برکلی و دانشجوی دکترا در دانشگاه تکنولوژی شیمی پکن - تکنیک سه بعدی چاپ را با  کمک جو فورت، پژوهشگر دانشگاهی علوم مواد آزمایشگاهی برکلی، دنبال کردند، آنها توانستند قطعه قطعه 1 میلیمتر را  از یک حلال ferrofluid حاوی نانوذرات اکسید آهن فقط 20 نانومتر قطر (اندازه متوسط پروتئین آنتی بادی) چاپ کنند.

راسل  می گوید: با استفاده از شیمی در سطح و تکنیک های میکروسکوپ نیروی اتمی در مولیبدن ریخته گری، همکاران پل اشبی و برت هلمز آزمایشگاه برکلی نشان دادند که نانو ذرات یک شبه جامد، شبیه رابط بین دو مایع از طریق پدیده ای به نام "فشرده اینترفیس"  ایجاد می کند که باعث می شود نانو ذرات در سطح قطره جمع شوند، "مثل دیوارهایی که در یک اتاق کوچک با هم جمع شده اند"

دانشمندان برای ساخت این مغناطیسی ها، قطرات را با یک حلقه مغناطیسی در محلول قرار دادند. همانطور که انتظار می رفت، سیم پیچ مغناطیسی نانوذرات اکسید آهن را به سمت آن کشید. اما هنگامی که سیم پیچ مغناطیسی را برداشتند، چیزی کاملا غیر منتظره اتفاق افتاد.


لیو  می گوید: مانند شناگران هماهنگ شده، قطرات به سمت یکدیگر حرکت و شکل یک چرخش ظریف را ایجاد می کنند. "مثل قطرات کمی چرخان."

راسل تاکید می کند: به هر حال، این قطرات به طور دائم مغناطیسی بوده است. "ما تقریبا نمیتوانستیم آن را باور کنیم." "قبل از مطالعه ما، مردم همیشه تصور می کردند که آهنرباهای دائمی تنها می توانند از مواد جامد ساخته شوند."

اندازه گیری توسط سنجنده مغناطیس، آن هنوز یک آهنربا است

تمام آهن رباها، مهم نیست که بزرگ یا کوچک، قطب شمال و قطب جنوب دارند. قطبهای متقابل به یکدیگر متصل می شوند، در حالی که قطب های مشابه یکدیگر را دفع می کنند.

از طریق اندازه گیری های مغناطیس سنجی، دانشمندان دریافتند که زمانی که یک میدان مغناطیسی را با یک قطره قرار  می دهند، تمام نانوذرات قطب شمال-جنوب از 70 میلیارد نانوذرات آهن اکسیدی که در اطراف قطره به 1 میلیارد نانو ذرات بر روی سطح قطره است، به طور یکسان  "درست مثل یک آهنربای جامد" پاسخ  می دهد.

راسل و لیو توضیح  می دهند که کلید برای این یافته ها، نانوذرات اکسید آهن است که در سطح قطره با هم مخلوط می شوند. با تنها 8 نانومتر بین هر میلیارد نانوذرات، با هم آنها یک سطح جامد در اطراف هر قطره مایع ایجاد کردند. به نحوی که زمانی که نانوذرات متخلخل روی سطح مغناطیسی  قرار می گیرنذ، این گرایش مغناطیسی را به ذرات شناور در هسته منتقل می کنند و قطرات کامل به طور دائمی مثل "یک جامد"مغناطیسی می شوند.

راسل تاکید می کند: محققان همچنین دریافتند که خواص مغناطیسی قطره حفظ شده است، حتی اگر قطره را به قطرات کوچکتر و نازک تر از اندازه موی انسان تقسیم کنند.

راسل می گوید: در میان قطرات مغناطیسی بسیاری از ویژگی های شگفت انگیز وجود دارد و چیزی که بیشتر از هر جای دیگر برجسته است، این است که آنها شکل را تغییر می دهند تا با محیطشان سازگار شوند، آنها از یک کره به یک سیلندر به پنکیک تبدیل می شوند، یا یک لوله به اندازه یک رشته مو در آمده ، و یا حتی به شکل هشت پا  در می آیند و همه اینها بدون از دست دادن خواص مغناطیسی خود اتفاق می افتد.

راسل با تصریح این که قطرات 'را می توان برای تغییر بین یک حالت مغناطیسی و یک حالت غیر مغناطیسی تنظیم کرد، بیان می کند: زمانی که حالت مغناطیسی آنها روشن می شود، حرکت آنها می تواند از راه دور به عنوان هدایت یک آهنربای خارجی کنترل شود.

لیو و راسل برنامه ای برای ادامه تحقیقات در آزمایشگاه برکلی و دیگر آزمایشگاه های ملی دارند، تحقیقات آنها برای توسعه ساختارهای مایع مغناطیسی حتی مواد مغناطیس سه بعدی چاپی پیچیده تر مانند سلول های مصنوعی چاپ شده مایع و یا رباتیک مینیاتوری که به عنوان یک پروانه کوچک حرکت می کنند برای موارد غیر تهاجمی اما هدفمند تحویل درمان های دارویی به سلول های بیمار ادامه می یابد.

لیو با اذعان این که"آنچه که به عنوان مشاهدۀ کنجکاوی آغاز شد، باز کردن یک منطقه جدید علم بود." می گوید: "این چیزی است که همه محققان جوان رویای آن را داشتند، و من خوش شانس بودم که فرصتی برای کار با گروهی از دانشمندان که توسط امکانات برتر جهانی کلاس آزمایشگاه برکلی آزمایش شده بود،  توانستم کار کنم و از این رویا واقعیت به وجود آورم."

انتهای پیام/

معصومه صادقی

https://phys.org/news/2019-07-laws-scientists-magnetic-liquid-droplets.html

زمان انتشار: شنبه ۲۹ تیر ۱۳۹۸ - ۰۸:۳۰:۰۰

شناسه خبر: 79903

دیدگاه ها و نظرات :
نام کامل وارد شود
دقیق و صحیح وارد شود
لطفا فارسی و خوانا باشد
captcha
ارسال
اشتراک گذاری مطالب