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:

Получение кислорода из лунного грунта 07.03.2026

Освоение Луны требует решения множества задач, связанных с обеспечением жизнедеятельности и функционированием оборудования в условиях ограниченных ресурсов. Одной из ключевых проблем является доставка кислорода с Земли, что значительно увеличивает стоимость и сложность космических миссий. Новые технологии позволяют получать кислород непосредственно на поверхности Луны, открывая путь к автономным и долговременным экспедициям. В центре исследований NASA находится метод извлечения кислорода из лунного реголита - рыхлого слоя измельченных пород, покрывающего поверхность спутника. Реголит содержит значительное количество окислов, включая окись железа и диоксид кремния, которые являются потенциальным источником кислорода. По оценкам специалистов, до 40% массы реголита приходится на химически связанный кислород. Ключевым элементом технологии является электролиз расплавленного реголита. Процесс предполагает пропускание электрического тока через сильно нагретый материал, что приводит к вы ...>>

Летающая электростанция S2000 07.03.2026

Развитие возобновляемой энергетики заставляет инженеров искать новые способы использования природных ресурсов. Одним из самых перспективных направлений остается ветровая энергия, однако традиционные наземные турбины имеют ряд ограничений. Их мощность зависит от условий у поверхности земли, а для установки таких установок требуется значительное пространство. Поэтому исследователи все чаще обращают внимание на более высокие слои атмосферы, где воздушные потоки значительно сильнее и стабильнее. Именно эту идею воплощает экспериментальная система S2000 - первая в мире летающая электростанция, предназначенная для выработки электроэнергии на большой высоте. Недавно в китайской провинции Сычуань был зафиксирован подъем необычного аппарата, внешне напоминающего дирижабль из научно-фантастических фильмов. На самом деле это высокотехнологичная энергетическая установка, способная улавливать энергию ветра примерно на высоте двух километров. Испытания проводились в городе Ибинь. Там инженеры ...>>

Газированная вода помогает поддерживать концентрацию геймеров 06.03.2026

Современный киберспорт требует от игроков не только быстрой реакции, но и способности долго сохранять высокий уровень концентрации. Во время продолжительных игровых сессий мозг испытывает значительную когнитивную нагрузку, что со временем приводит к утомлению и снижению точности принимаемых решений. Поэтому исследователи все чаще изучают способы поддержания внимания без использования сильных стимуляторов, таких как кофеин или сахар. Как выяснила команда ученызх в составе Шиона Такахаши, Ватара Косуги, Сейичи Мизуно и Такаши Мацуи, неожиданным помощником в поддержании концентрации может оказаться обычная несладкая газированная вода. Результаты их исследования показали, что сильно карбонизированная вода способна помогать геймерам сохранять ментальный фокус во время длительных игровых сессий. Примерно через три часа непрерывной игры у многих участников начинает проявляться так называемая когнитивная усталость. Она выражается в замедлении реакции, снижении точности решений и общем ос ...>>

Портативная клавиатура Keychron 06.03.2026

Компания Keychron представила новую компактную клавиатуру Keychron B11 Pro, которая складывается пополам и благодаря этому занимает минимум места при транспортировке. В сложенном состоянии устройство без труда помещается в сумке, что делает его удобным аксессуаром для мобильной работы. При этом разработчики постарались сохранить полноценный комфорт набора текста, характерный для более крупных клавиатур. Особенностью устройства стала так называемая плоская компоновка Alice. В отличие от традиционных прямых клавиатур, в этой конструкции блоки клавиш слегка разделены и развернуты под небольшим углом. Такое расположение позволяет рукам занимать более естественное положение во время набора текста, благодаря чему уменьшается нагрузка на запястья при продолжительной работе. При этом раскладка остается привычной, поэтому пользователям не требуется долго привыкать к новому устройству. Клавиатура совместима с операционными системами MacOS, Windows и Linux. Инженеры предусмотрели оригинальн ...>>

Разная динамика старения братьев и сестер 05.03.2026

Вопрос о том, почему люди стареют с разной скоростью, давно интересует ученых. Одни сохраняют здоровье и активность до глубокой старости, тогда как у других возрастные изменения проявляются значительно раньше. Особенно любопытной эта проблема становится, когда речь идет о родных братьях и сестрах, которые имеют схожую наследственность и выросли в одной семье, но со временем начинают заметно отличаться по состоянию здоровья и темпам старения. Исследования немецких ученых показывают, что даже близкие родственники могут стареть по-разному, и объясняется это не только различиями в образе жизни. По их оценкам, примерно 55% процессов старения определяется наследственными факторами. Остальная часть зависит от внешних условий, включая питание, уровень физической активности, степень стресса и общие условия жизни. Особенно показателен пример однояйцевых близнецов, генетический набор которых почти полностью совпадает. Несмотря на это, если такие люди живут в разных условиях, их биологически ...>>

Случайная новость из Архива Скорость передачи данных в SSD-накопителях удвоена 12.05.2012 Компания HGST (ранее Hitachi GST и ныне дочерняя компания Western Digital) объявила на своем сайте о намерении продемонстировать твердотельный накопитель (SSD) с промышленным интерфейсом SAS, обеспечивающим скорость передачи данных в 12 Гбит/с. Соответствующий накопитель будет представлен на выставке SCSI Trade Association Technology Showcase, которая пройдет в Санта-Кларе, Калифорния, США, 9 мая. В пресс-службе HGST подчеркнули, что они станут первой компанией, которая продемонстрирует новую технологию в работе. Как пояснили в компании, новый интерфейс предложит удвоенную скорость передачи данных по сравнению с современными SSD и жесткими дисками промышленного назначения, интерфейс в которых ограничивается скоростью в 6 Гбит/с. Производитель утверждает, что при подключении накопителя посредством двух портов, каждый из которых будет обеспечивать 12 Гбит/с, предприятие сможет осуществлять обмен данными с устройством со скоростью до 4,8 ГБ/с. Устройство будет предназначено для систем хранения данных и облачных платформ.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026