Using a magnet to tune a magnet

بهره‌گيري از آهنربا براي تنظيم آهنربا

 

Domain wall pattern for a ferromagnet. The technical use of the magnet is determined by the ease with which the walls can be moved or equivalently by the force with which they are pinned. Strong pinning gives a hard magnet soft pinning a soft magnet. ...

طرح ديواره‌ي حوزه براي يك ماده‌ي فرومغناطيسي، استفادهي فني از آهنربا را سهولت حركت دادن ديواره‌ها نيرويي كه با آن تثبيت شده‌اند، تعيين مي‌كند. تثبيت شديد باعث مي‌شود كه آهنربا سخت شود و تثبيت سست آهنرباهاي نرم را به‌وجود مي‌آورد. فاصله‌ي بين ديواره‌ها 100نانومتر يا 10 ميليونيم سانتي‌متر است.

 

          يك گروه پژوهش بين‌المللي به رهبري دانشمندان مركز نانوفناوري لندن (LCN)، روشي را براي تغيير ويژگي‌هاي مغناطيسي مواد از «سخت» به نرم و برعكس پيدا كرده‌اند. چيزي كه مي‌تواند به روش‌هاي جديدي براي كنترل دستگاه‌هاي الكترومغناطيسي بينجامد.

 

          اين پژوهش كه در شماره‌ي دوم اوت مجله‌ي نيچر آمده است، نشان مي‌دهد كه چگونه مي‌توان يك آهنربا را با قرار دادن آن در معرض يك ميدان مغناطيسي ديگر عمود بر ميدان اوليه تنظيم كرد.

 

          آهنرباها را مي‌توان برحسب ويژگي‌هاي مغناطيسي آن‌ها به «سخت» و «نرم» طبقه‌بندي كرد. آهنرباهاي سخت كه گاهي «آهنرباهاي دائمي» هم خوانده مي‌شوند، داراي ديواره‌هاي حوزه ثابت يا «تثبيت شده» هستند كه به معني مغناطيسي بودن آن‌ها براي زماني طولاني است. ديواره‌هاي حوزه در آهنرباهاي نرم متحرك است و به راحتي مي‌توان آن‌ها را تغيير داد. اين مواد داراي ويژگي‌هاي مغناطيسي ناپايدارند.

 

          گابريل آپلي، رئيس LCN و عضو ارشد گروه پژوهشي اهميت اين پژوهش را تشريح كرد. اين كه آهنربا سخت باشد يا نرم، تعيين مي‌كند كه آن را در چه موردي مي‌توانيد به‌كار بريد. معمولاً آهنرباي دائمي را برای چسباندن يادداشت به در يخچال به‌كار مي‌بريد؛ زيرا مي‌خواهيد اين يادداشت مدتي در آن‌جا بماند. از سوي ديگر، يك آهنرباي نرم در موتور يا مولد مورد استفاده قرار مي‌گيرد زيرا براي تغييرات سريع جريان متناوب مناسب‌تر است و انرژي بسيار كم‌تر از آهنرباي سخت را تلف مي‌كند.»

 

          «به ندرت مي‌توان ديواره‌ي حوزه‌ها در يك آهنربا را تنظيم كرد اما اكنون نشان داده‌ايم كه اين كار در يك مدل آهنربا در دماي كم امكان‌پذير است. در اين فرايند، روش جديدي در به‌كارگيري آهنرباها در دماهاي بالاتر را به نمايش گذاشته‌ايم كه نشان مي‌دهد چگونه بي‌نظمي شيميايي در مقياس نانومتر (يك بيليونيم متر) مي‌تواند تأثير عظيمي در ويژگي‌هاي يك آهنرباي ماكروسكوپي در مقياس (سانتي‌متر) داشته باشد.»

 

          «بيش‌تر دستگاه‌هاي فيزيكي و زيست‌شناختي را مي‌توان بي‌نظم درنظر گرفت. خواص الكتريكي نيم‌رساناها ناشي از ناخالصي‌هايي است كه به صورت كاتوره‌اي در آن قرار گرفته‌اند؛ در حالي كه ناخالصي‌هاي شيميايي و ساختاري در آهنرباها چگونگي تثبيت ديواره‌ي حوزه‌ها و سهولت تغيير قطبيدگي آن‌ها را نشان مي‌دهد.

 

          «از ديدگاه نظري، براي ما بسيار جالب بود كه ببينيم چگونه ويژگي‌هاي يك دستگاه بزرگ نامنظم را يك آرايش نادر ناخالصي‌ها تا اين اندازه كنترل مي‌كند.» به گفته‌ي استاد «آپلي» در علم مواد، برخلاف دستگاه‌هاي زيست‌شناختي، به مشاهده‌ي رفتاري كه مشخصات ميانگين دستگاه بر آن حكم‌فرماست، عادت داريم. در اين‌جا مي‌توانيم تأثير عظيم تعداد اندك ناكاملي‌هاي شيميايي و ساختاري را مشاهده كنيم.

 

ترجمه : دکتر منیژه رهبر

 

مرجع