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:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Наушники Bowers & Wilkins Px8 S2 11.11.2025

Наушники премиум-класса становятся не только аксессуаром для прослушивания музыки, но и инструментом для профессиональной работы с аудио. Новый флагман британского бренда Bowers & Wilkins - модель Px8 S2 - демонстрирует, как эти аспекты можно объединить в одной беспроводной системе. Компания представила Px8 S2 как обновленную флагманскую модель в линейке, ориентированную на пользователей, которые ценят высокое качество звука, эффективное шумоподавление и премиальный дизайн. Производитель отмечает, что наушники сочетают передовые акустические решения с эргономикой для длительного использования. Каждое устройство оснащено 40-миллиметровыми динамиками с карбоновыми диффузорами и 24-битным цифровым процессором. По словам Bowers & Wilkins, это обеспечивает точное и детализированное воспроизведение звукового спектра, а также поддержку аудио высокого разрешения. Автоматическая оптимизация соединения с источником сигнала гарантирует стабильное и качественное звучание вне зависимо ...>>

Шимпанзе могут менять свои убеждения 10.11.2025

Понимание того, как формируются убеждения и принимаются решения, традиционно считалось уникальной способностью человека. Однако недавнее исследование показало, что шимпанзе обладают способностью пересматривать свои мнения на основе новых данных, демонстрируя уровень рациональности, который ранее считался исключительно человеческим. Психологи под руководством Ханны Шлейхауф из Утрехтского университета провели серию экспериментов, направленных на изучение метапознания у шимпанзе. Исследователи впервые наблюдали, как эти обезьяны могут взвешивать различные виды доказательств и корректировать свои решения при появлении более убедительной информации. Экспериментаторы рассматривали рациональность как способность формировать убеждение о мире на основе фактических данных. При поступлении новой информации разумное существо способно сравнивать старые и новые данные и изменять свое мнение, если новые доказательства оказываются более весомыми. Для экспериментов использовались шимпанзе из ...>>

Случайная новость из Архива Реклама на экране смартфона дополнительно разряжает аккумулятор 30.03.2012 Пользователи подчас сталкиваются с быстрой разрядкой батареи своего смартфона. Интересно, что увеличить автономность устройства часто может лишь покупка платных версий используемых мобильных приложений. Судя по последнему исследованию, в среднем 75% энергии, используемой бесплатными версиями мобильных приложений Android, тратится на выдачу рекламы или отслеживание/загрузку данных о пользователе: иногда запуска одного лишь приложения достаточно, чтобы израсходовать заряд батареи за 90 минут. Специалист по вычислительной технике Абхинав Патхак (Abhinav Pathak) из университета Пердью в штате Индиана со своими коллегами сделал такое открытие с помощью разработки специального ПО, призванного учесть расходование энергии установленными Android-приложениями. Когда специалисты проследили за поведением популярных программ вроде Angry Birds, Free Chess и NYTimes, они обнаружили, что бесплатное ПО тратит лишь 10-30% на работу своих основных функций. Например, Angry Birds расходует лишь 20% энергии на отображение и исполнение игры, тогда как 45% тратится на обнаружение при помощи GPS данных о местоположении пользователя и их загрузку через 3G-соединение. 3G-соединение остаётся работать даже через 10 секунд после окончания загрузки, что забирает ещё примерно 28% потребляемой приложением энергии. Господин Патхак винит в исключительных затратах энергии неэффективный код, который разработчики используют в своих приложениях для извлечения прибыли из рекламы.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025