Магнитная система, превращающая тепло в механическое движение

16.11.2017

Исследователи из университета Эксетера создали микроскопическую магнитную систему, которая оказалась способной производить механическое движение, используя для этого тепловую энергию, получаемую из окружающей среды. Этот новый принцип прямого превращения энергии из одного вида в другую может быть использован для обеспечения работы различных наномашин, микророботов, на этом принципе может быть основана работа новых типов датчиков и устройств хранения информации следующего поколения.

В основе новой магнитной системы лежит достаточно распространенный механизм, известный под названием "трещотка". Эта тепловая трещотка изготовлена из весьма необычного материала, который можно назвать термином "искусственный спин-лед" (artificial spin ice), в объем которого включено множество крошечных наномагнитов, наночастиц их пермаллоевого сплава, сплава железа-никеля.

Помимо тепловой энергии, такая система способна преобразовывать в движение энергию магнитного поля, которое приводит к смещению векторов намагничивания отдельных наномагнитов. При этом, данное смещение имеет кольцевой характер и вращается в одном из двух возможных направлений. "Мы достаточно долго пытались разобраться, почему это работает вообще" - рассказывает профессор Джино Ркак (Gino Hrkac), - "И только в самом конце мы поняли, что на противоположных краях тепловой трещотки создается ассиметричный энергетический потенциал, отражающийся на распределении совокупного магнитного поля множества наномагнитов. И эта ассиметрия заставляет область намагниченности вращаться в одном из двух направлений".

Для изучения особенностей магнитного состояния тепловой трещотки ученые использовали рентген и так называемый дихроический магнитный эффект (magnetic dichroic effect). А собственно измерения были произведены при помощи источника рентгеновского излучения SLS института Пола Шеррера, Швейцарии, и источника Advanced Light Source Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли, США.

Как уже упоминалось выше, новый эффект, работающий на уровне условно двухмерных магнитных материалов, может быть использован в различных наноразмерных устройствах, включая магнитные и тепловые нанодвигатели, датчики и т.п. Кроме этого, новый эффект может стать основным принципом работы новых устройств хранения информации, биты которой записываются в магнитные ячейки путем их быстрого локального нагрева при помощи импульсов лазерного света.

<< Назад: Молекула забвения 17.11.2017

>> Вперед: F-15 оснастят лазерными пушками 16.11.2017

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Рыжий ген и ускоренная эволюция 30.04.2026

Вопрос о том, как и насколько быстро меняется человеческий вид, давно занимает биологов и генетиков. Долгое время считалось, что эволюционные процессы происходят крайне медленно, однако новые данные заставляют пересматривать эти представления. Особенно интересные результаты связаны с изменением частоты редких генетических признаков, включая рыжий цвет волос. Рыжеволосость сегодня остается редкой чертой: ее носители составляют менее 2 процентов мирового населения. Однако анализ древней и современной ДНК показывает, что ген, связанный с этим признаком, за последние примерно 10 тысяч лет стал заметно более распространенным, особенно среди популяций Европы. Более того, вместе с ним исследователи фиксируют и другие изменения в генетическом профиле человека, затрагивающие внешность и физиологические особенности. Среди сопутствующих тенденций, выявленных в генетических данных, отмечается увеличение частоты светлой кожи, снижение вероятности мужского облысения, а также некоторые физиолог ...>>

Нейтринный лазер 30.04.2026

Нейтринный лазер - это гипотетическое устройство, способное управлять потоками одних из самых трудноуловимых частиц во Вселенной. Такая разработка открывает новые горизонты в изучении фундаментальных законов природы и может изменить представления о космосе. Идею нового типа излучателя представили физики из Massachusetts Institute of Technology, предложив лазер, который вместо света генерирует поток нейтрино. Эти частицы, почти не взаимодействующие с материей, настолько слабо проявляют себя, что их часто называют "частицами-призраками". Тем не менее они пронизывают все вокруг: по оценкам, триллионы нейтрино ежесекундно проходят через человеческое тело, не оставляя следа. Несмотря на их колоссальную распространенность во Вселенной, нейтрино остаются одними из наименее изученных частиц. Их крайне сложно регистрировать, а еще сложнее контролировать, поэтому традиционно их получают в крупных установках вроде ядерных реакторов или ускорителей частиц. Такие комплексы требуют огромных за ...>>

Мороженое не такое вредное, как принято считать 29.04.2026

В питании часто встречаются продукты, которые одновременно вызывают удовольствие и сомнения с точки зрения здоровья. К таким относится и мороженое: оно воспринимается как типичный десерт с высоким содержанием сахара и жиров, однако современные научные данные постепенно усложняют это привычное представление. Долгое время считалось, что мороженое не может быть частью рационального питания, однако исследования последних лет показывают более неоднозначную картину. Ученые подчеркивают, что влияние этого продукта на организм зависит не только от его сладости или калорийности, но и от состава, качества ингредиентов и общего образа жизни человека. Одни из наиболее масштабных данных были получены в рамках долгосрочных наблюдений в США, включавших проекты Nurses Health Study, Nurses Health Study II и Health Professionals Follow-Up Study. В этих исследованиях на протяжении 20-40 лет наблюдали примерно 190 тысяч взрослых участников, регулярно собирая данные об их питании, физической активнос ...>>

Полет в самолете без пауз в бизнесе 29.04.2026

Авиаперелеты перестают быть просто временем в пути и превращаются в продолжение рабочего дня. Особенно это касается деловых пассажиров, которым важно сохранять продуктивность даже на высоте десяти километров. В ответ на этот запрос авиационная индустрия начинает предлагать решения, которые стирают границу между офисом и салоном самолета. Компания Boeing представила концепцию, которая радикально меняет представление о комфорте в полете. Речь идет о персональных рабочих капсулах, полностью изолированных от шума салона и спроектированных с учетом эргономики длительной работы. Идея этих модулей заключается в создании индивидуального пространства, где пассажир может сосредоточиться на задачах без отвлекающих факторов. Концепт предусматривает два формата использования: работу в сидячем положении и альтернативную конфигурацию, позволяющую работать стоя, что делает пространство более гибким и адаптируемым под разные сценарии. Особое внимание в проекте уделяется акустическому комфорту ...>>

Неконтролируемый смех и эффект откока 28.04.2026

Смех обычно воспринимается как простая и приятная реакция на шутку или забавную ситуацию, однако с точки зрения нейробиологии он представляет собой сложный процесс, в котором участвуют эмоции, социальное восприятие и системы вознаграждения мозга. Именно поэтому в некоторых ситуациях человеку бывает трудно удержаться от смеха, даже если он кажется неуместным. К такому выводу пришли исследователи из University of Gottingen, которые изучали механизмы возникновения и подавления смеха. В их работе было показано, что смех далеко не всегда является полностью сознательным действием и нередко запускается автоматическими процессами в нервной системе. Ученые выделяют два основных типа смеха, различающихся по своему происхождению. Первый - непроизвольный, "беспомощный" смех, возникающий спонтанно и практически не поддающийся контролю. Второй - социальный или вежливый смех, который человек использует осознанно для поддержания общения или выражения реакции в обществе. Нейробиологически эти ...>>

Случайная новость из Архива Вечная микрогравюра на алмазе 05.03.2005 Ученые из Института физики твердого тела и материаловедения в Дрездене (Германия) разработали способ хранить документы в сверхмикроскопической форме неограниченно долгое время. На алмазной пленке, отложенной из углеродной плазмы, текст или картинка гравируются иглой туннельного микроскопа. Когда к игле приложено напряжение, алмазная пленка обстреливается стекающими с иглы электронами. Там, где в пленку ударяет струя электронов, алмаз превращается в графит. Плотность графита меньше, чем алмаза, поэтому в данной точке получается бугорок из атомов углерода. Из десяти тысяч таких бугорков можно составить квадратную картинку со стороной 1,2 микрометра, для воспроизведения которой опять-таки требуется сканировать ее посредством иглы туннельного микроскопа. При такой плотности записи информации на одной почтовой открытке можно разместить фотографии всех шести миллиардов жителей Земли. Авторы метода утверждают, что благодаря исключительной устойчивости графита и алмаза записи смогут храниться многие тысячелетия.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026