Библиотека по физике Библиотека по физике
Новости    Библиотека    Энциклопедия    Биографии    Ссылки    Карта сайта    О сайте


01.03.2012

Придуман метаматериал для усиления магнитных полей

Разработка может пригодиться для систем магнитной левитации, беспроводной передачи энергии или в других задачах, где необходимы сильные переменные поля, но в то же время желательно обеспечить безопасность для человека.

Единичная клетка магнитного метаматериала, составленная из тончайших медных полосок (иллюстрация Wenchen Chen, Willie Padilla, Boston College)
Единичная клетка магнитного метаматериала, составленная из тончайших медных полосок (иллюстрация Wenchen Chen, Willie Padilla, Boston College)

Биологические ткани прозрачны для магнитных полей. В этой связи интересно научиться усиливать магнитную составляющую электромагнитных колебаний без роста электрической составляющей. Подобный трюк открыл бы дорогу новым системам, использующим магнитные поля (скажем, для левитирующих поездов), которые были бы и экономичнее, и безопаснее, чем существующие аналоги.

Ярослав Уржумов, профессор университета Дюка, предложил способ достижения искомого результата: «Магнитно-активный метаматериал теоретически может уменьшить величину тока, необходимого для создания достаточно сильного магнитного поля. Это позволит снизить паразитические электрические поля в окружающей среде и создать мощные и безопасные электромагнитные системы».

Ещё 10 лет назад Ярослав учился в московском физтехе, а теперь его умения оказались востребованы в США. Есть чем гордиться, и есть чему огорчиться (фото Duke University, Pratt School of Engineering)
Ещё 10 лет назад Ярослав учился в московском физтехе, а теперь его умения оказались востребованы в США. Есть чем гордиться, и есть чему огорчиться (фото Duke University, Pratt School of Engineering)

Ярослав и его коллеги провели численное моделирование и установили, что макроскопические объекты, построенные из метаматериалов с отрицательной магнитной проницаемостью, при ряде условий способны увеличивать магнитные силы в низкочастотных полях.

Это явление физики назвали магнитостатический поверхностный резонанс (MSR). Учёные говорят, что по своему принципу он похож на плазмонный поверхностный резонанс в оптике, наблюдающийся в материалах с отрицательной диэлектрической проницаемостью.

Авторы смоделировали метаматериал с очень высокой анизотропией: в нём магнитная проницаемость отрицательна в одном направлении, но положительна во всех других. Расчёт показал, что такой объект способен за счёт резонанса резко усиливать магнитное поле.

«Явление MSR может позволить магнитным системам левитации увеличить массу поднимаемых объектов на порядок при использовании такого же количества электроэнергии», — заявил Уржумов. Подобное необычное управление электромагнитными силами вполне может пригодиться и в других устройствах – от крохотных оптических пинцетов, удерживающих атомы, до экзотического электромагнитного оружия.

В этой связи также интересно вспомнить, что в системах беспроводной передачи энергии по технологии WiTricity используется сильное пульсирующее магнитное поле, которое, как заявляют авторы, безвредно для людей и животных.

По информации университета Дюка, группа экспериментаторов из Бостонского колледжа (Boston College) сейчас строит некий прототип такого метаматериала – магнитного усилителя, в соответствии с выкладками Ярослава и его коллег.

(Подробности новой работы раскрывает статья в Physical Review B.)

Леонид Попов


Источники:

  1. MEMBRANA




Пользовательского поиска




Пять неожиданных и грандиозных открытий физики

Мария Склодовская-Кюри - единственная в истории женщина, получившая две Нобелевские премии

Нобелевская премия по физике — 2017 - за решающий вклад в создание детектора LIGO и регистрацию гравитационных волн

Виталий Гинзбург, лауреат Нобелевской премии по физике 2003 г.

Физики превратили непроводящий полимер в полупроводник силой звука

Десять невозможных вещей, ставших возможными благодаря современной физике

Физики нашли возможную брешь в Стандартной модели

Ученые объяснили звуки метеоров

Теория эмерджентности: что такое реальность?

Ученые математически доказали недостижимость абсолютного нуля температуры

Четыре крупнейших ошибки в научной жизни Эйнштейна






© Злыгостев Алексей Сергеевич, подборка материалов, оцифровка, статьи, оформление, разработка ПО 2001-2018
При копировании материалов проекта обязательно ставить ссылку на страницу источник:
http://physiclib.ru/ 'PhysicLib.ru: Библиотека по физике'

Рейтинг@Mail.ru