Беспроводная магия: ученые научились включать и выключать магнетизм в немагнитных материалах
Магнетизм — одно из самых удивительных и загадочных явлений природы, которое изучается человечеством с древних времен. Магнитные свойства материалов используются во многих областях техники, медицины, информатики и других. Однако, как правило, для создания и управления магнетизмом требуются провода, которые подключают материал к источнику электрического тока или напряжения. Это не только затрудняет манипуляцию магнитными объектами, но и приводит к потере энергии и нагреву схем.
Но что если бы можно было изменять магнитные свойства материалов без проводов, просто подавая напряжение на жидкость, в которой находится материал? Это бы открыло новые возможности для создания беспроводных магнитных устройств, которые могли бы работать в труднодоступных средах. Такой сценарий может показаться фантастикой, но он стал реальностью благодаря научному открытию, сделанному исследователями из Университета Автономного Барселоны (UAB) и Института материалов науки Барселоны (ICMAB) при сотрудничестве с Институтом микроэлектроники Барселоны CNM-CSIC синхротроном ALBA.
Исследователи смогли впервые изменить магнитные свойства тонкого слоя нитрида кобальта (CoN) — материала, который изначально не обладает магнетизмом — применяя электрическое напряжение без использования проводов. Для этого они поместили образец магнитного материала в жидкость с ионной проводимостью и подали напряжение на жидкость через две платиновые пластины, не подключая никаких проводов непосредственно к образцу. Это создало индуцированное электрическое поле, которое заставило азотные ионы покинуть CoN и вызвало появление магнетизма в образце, который изменился из немагнитного в магнитный. Индуцированные магнитные свойства можно модулировать в зависимости от приложенного напряжения и времени воздействия, а также от расположения образца. Также можно проводить временные или постоянные изменения в магнетизме, в зависимости от ориентации образца относительно наложенного электрического поля.
«Способность управлять магнетизмом образца в отсутствии проводного подключения, путем изменения напряжения представляет собой переломный момент в этой области исследований», — заявляет Жорди Сорт, исследователь ICREA в отделе физики UAB. «Это открытие может иметь применение в широком спектре областей, таких как биомедицина, для управления магнитными свойствами нанороботов без проводов, или в беспроводной информатике, для записи и стирания информации в магнитных картах памяти».
Беспроводное управление магнетизмом может иметь большое значение для развития нанороботов, которые могут перемещаться и выполнять задачи в живых организмах или других сложных средах. Например, такие нанороботы могут использоваться для доставки лекарств в определенные части тела, для диагностики или лечения заболеваний, для очистки от загрязнений или для ремонта поврежденных тканей. Беспроводное управление магнетизмом также может способствовать созданию более компактных и энергоэффективных компьютеров, которые могут хранить и обрабатывать информацию с помощью магнитных битов, а не электрических зарядов. Кроме того, беспроводное управление магнетизмом может иметь применение в области безопасности, например, для создания скрытых магнитных кодов или для защиты данных от несанкционированного доступа.
Беспроводное управление магнетизмом — это новый шаг вперед в понимании и использовании одного из самых удивительных явлений природы. Это открытие может стать основой для разработки новых технологий, которые будут способствовать прогрессу науки и общества.