Đề xuất khái niệm ‘phản nam châm’

Các nhà nghiên cứu ở Tây Ban Nha vừa đề xuất một loại áo tàng hình có thể che giấu các vật khỏi từ trường. Áo tàng hình trên – cho đến nay chưa được chế tạo – được thiết kế có một tác dụng kép. Nó đảm bảo từ trường sinh ra bên trong áo không rò rỉ ra bên ngoài, và nó đảm bảo chiếc áo và cái chứa bên trong của nó không thể bị phát hiện bởi một từ trường ngoài. Nếu nó có thể được hiện thực hóa thành một dụng cụ thực tế, thì công nghệ trên có thể hữu ích trong những ứng dụng công nghiệp đòi hỏi những môi trường từ tính đặc biệt.

Chiếc áo tàng hình đầu tiên được công bố vào năm 2006 và hoạt động đối với bức xạ điện từ trong vùng vi sóng. Nó và những áo tàng hình ra đời sau đó được xây dựng trên các siêu chất liệu – những chất liệu được xử lí kĩ thuật nhân tạo để có những tính chất điện từ đặc biệt. Trên nguyên tắc, người ta có thể tạo ra một áo tàng hình hoạt động đối với từ trường tĩnh – đó là sóng điện từ đơn giản ở tần số zero.

Vào năm 2008, John Pendry và các đồng nghiệp tại trường Imperial College London đã đề xuất một chiếc áo tàng hình từ tính như thế hoạt động trên một siêu chất liệu có độ từ thẩm nhỏ hơn 1 theo một hướng cho trước và lớn hơn 1 theo hướng vuông góc với nó. Trong khi các chất siêu dẫn có độ từ thẩm bằng không và các vật liệu sắt từ có độ từ thẩm lớn hơn 1, thì việc phát triển một chất liệu của cả hai tính chất đồng thời tỏ ra hết sức khó khăn. Thiết kế hồi năm 2008 của Pendry gồm một chồng tấm vật liệu siêu dẫn có khả năng chặn từ trường yếu nhưng không phải là một áo tàng hình hoàn chỉnh.

 

Áo tàng hình phản nam châm

Một thanh nam châm nhro có thể có từ trường của nó hoàn toàn chứa bên trong “phản nam châm” do các nhà nghiên cứu Tây Ban Nha phát triển. Từ trường bên ngoài vùng giới hạn của áo tàng hình sẽ không tương tác với nam châm bên trong, nếu như thiết kế trên được hiện thực hóa. (Ảnh: iStockphoto.com/colematt)

Tấm vải liệm từ

Nay Alvaro Sanchez cùng các đồng nghiệp tại trường Đại học Autònoma de Barcelona vừa mở rộng khái niệm của Pendry và đi tới một thiết kế theo họ là có thể chế tạo dễ dàng bằng những siêu chất liệu thực tế. Thay vì gọi dụng cụ trên là áo tàng hình, các nhà nghiên cứu sử dụng thuật ngữ “phản nam châm”, theo như họ định nghĩa là có hai tính chất then chốt. Thứ nhất là mọi từ trường sinh ra bên trong áo (do một nam châm vĩnh cửu, chẳng hạn) không thể rò rỉ ra bên ngoài vùng được tàng hình. Tính chất thứ hai là cái áo và vùng được tàng hình không thể bị phát hiện bởi một từ trường ngoài.

Một thiết kế đáp ứng những điều kiện này bao gồm những lớp tuần hoàn của những siêu chất liệu khác nhau – một số trong chúng có phản ứng đẳng hướng với từ trường và một số khác có phản ứng dị hướng. Kiểu sắp xếp bắt đầu với một lớp siêu dẫn trong với độ từ thẩm bằng không. Lớp tiếp theo là một chất liệu sắt từ đẳng hướng với độ từ thẩm không đổi. Lớp này có thể chế tạo từ những hạt nano sắt từ nhúng trong một môi trường phi từ tính. Lớp tiếp theo sẽ là dị hướng, đồng thời có một giá trị từ thẩm xuyên tâm không đổi. Sanchez và các đồng nghiệp tin rằng thiết kế này có thể chế tạo bằng cách sử dụng ma trận những tấm siêu dẫn mà Pendry đề xuất hồi năm 2008.

Đội khoa học đã sử dụng một mô hình máy tính để mô phỏng phản nam châm đó khi nó vây bọc một thanh nam châm nhỏ. Các nhà nghiên cứu nhận thấy áo tàng hình trên hầu như hoàn toàn che chắn thế giới bên ngoài khỏi nam châm bên trong và ngược lại.

Trong khi thiết kế áo tàng hình trên hiện nay có dạng trụ, nhưng các nhà nghiên cứu cho biết nó có thể mở rộng sang những dạng hình học khác. Họ tin rằng các phản nam châm sẽ có ích trong nhiều ứng dụng thực tế, thí dụ như cho phép người bệnh gắn máy điều hòa nhịp tim hoặc những thiết bị cấy ghép khác truy xuất thiết bị y khoa dựa trên từ trường, như từ trường dùng trong kĩ thuật chụp ảnh cộng hưởng từ. Họ còn cho biết bằng cách điều chỉnh nhiệt độ làm việc của dụng cụ đến trên hoặc dưới nhiệt độ tới hạn của chất siêu dẫn, người ta có thể tắt hoặc mở từ trường trong một vùng hoặc một chất liệu nhất định, cái có khả năng mang lại những ứng dụng mới.

Nguồn: physicsworld.com

Vui lòng ghi rõ "Nguồn Thuvienvatly.com" khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email
Tin tức vật lý
Extension Thuvienvatly.com cho Chrome

Thêm ý kiến của bạn

Security code
Refresh

Các bài khác


Khi dòng điện tác dụng lên nam châm
08/06/2022
Khả năng khai thác lượng điện năng có vẻ vô tận là một trong những nền tảng của thế giới hiện đại. Công nghệ ấy
Nhận thức lịch sử về nam châm
28/05/2022
Vào năm 1600, một bác sĩ người Anh cho biết ngoài trọng lực, Trái Đất còn tác dụng những lực khác khi ông chỉ ra rằng hành
Photon là gì?
25/07/2021
Là hạt sơ cấp của ánh sáng, photon vừa bình dị vừa mang đầy những bất ngờ. Cái các nhà vật lí gọi là photon, thì những
Lược sử âm thanh
28/02/2021
Sóng âm: 13,7 tỉ năm trước Âm thanh có nguồn gốc từ rất xa xưa, chẳng bao lâu sau Vụ Nổ Lớn tĩnh lặng đến chán ngắt.
Đồng hồ nước Ktesibios
03/01/2021
Khoảng năm 250 tCN. “Đồng hồ nước Ktesibios quan trọng vì nó đã làm thay đổi mãi mãi sự hiểu biết của chúng ta về một
Tic-tac-toe
05/12/2020
Khoảng 1300 tCN   Các nhà khảo cổ có thể truy nguyên nguồn gốc của “trò chơi ba điểm một hàng” đến khoảng năm 1300
Sao neutron to bao nhiêu?
18/09/2020
Các nhà thiên văn vật lí đang kết hợp nhiều phương pháp để làm hé lộ các bí mật của một số vật thể lạ lùng nhất
Giải chi tiết mã đề 219 môn Vật Lý đề thi TN THPT 2020 (đợt 2)
04/09/2020

360 độ

Vật lý 360 độ là trang tin nhanh, trao đổi chuyên đề vật lý và các khoa học khác cũng như các nội dung liên quan đến dạy và học.
Hi vọng các bạn giúp chúng tôi bằng cách đăng kí làm CTV.
Liên hệ: banquantri@thuvienvatly.com