Магнітна система, що перетворює тепло на механічний рух. Новина Безкоштовної технічної бібліотеки

НОВИНИ НАУКИ ТА ТЕХНІКИ, НОВИНКИ ЕЛЕКТРОНІКИ
Безкоштовна технічна бібліотека / Стрічка новин

Магнітна система, що перетворює тепло на механічний рух

16.11.2017

Дослідники з університету Ексетера створили мікроскопічну магнітну систему, яка виявилася здатною виробляти механічний рух, використовуючи при цьому теплову енергію, що отримується з довкілля. Цей новий принцип прямого перетворення енергії з одного виду на іншу може бути використаний для забезпечення роботи різних наномашин, мікророботів, на цьому принципі може бути заснована робота нових типів датчиків та пристроїв зберігання інформації наступного покоління.

В основі нової магнітної системи лежить досить поширений механізм, відомий під назвою "тріскачка". Ця теплова тріскачка виготовлена з вельми незвичайного матеріалу, який можна назвати терміном "штучний спін-лід" (artificial spin ice), в об'єм якого включено безліч крихітних наномагнітів, наночастинок їх сплаву пермаллового, сплаву заліза-нікелю.

Крім теплової енергії, така система здатна перетворювати рух енергію магнітного поля, яке призводить до зміщення векторів намагнічування окремих наномагнітів. При цьому дане зміщення має кільцевий характер і обертається в одному з двох можливих напрямків. "Ми досить довго намагалися розібратися, чому це працює взагалі" - розповідає професор Джино Ркак (Gino Hrkac), - "І лише наприкінці ми зрозуміли, що на протилежних краях теплової тріскачки створюється асиметричний енергетичний потенціал, що відбивається на розподілі сукупного магнітного поля множини наномагнітів. І ця асиметрія змушує область намагніченості обертатися в одному з двох напрямків.

Для вивчення особливостей магнітного стану теплової тріскачки вчені використовували рентген і так званий магнітний діхроіческій ефект (magnetic dichroic effect). А власне вимірювання були зроблені за допомогою джерела рентгенівського випромінювання SLS інституту Пола Шеррера, Швейцарії та джерела Advanced Light Source Національної лабораторії імені Лоуренса в Берклі, США.

Як уже згадувалося вище, новий ефект, що працює на рівні умовно двомірних магнітних матеріалів, може бути використаний у різних нанорозмірних пристроях, включаючи магнітні та теплові нанодвигуни, датчики і т.п. Крім цього, новий ефект може стати основним принципом роботи нових пристроїв зберігання інформації, біти якої записуються в магнітні осередки шляхом швидкого локального нагріву за допомогою імпульсів лазерного світла.

<< Назад: Молекула забуття 17.11.2017

>> Вперед: F-15 оснастять лазерними гарматами 16.11.2017

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Загроза космічного сміття для магнітного поля Землі 01.05.2024

Все частіше ми чуємо про збільшення кількості космічного сміття, що оточує нашу планету. Однак не тільки активні супутники та космічні апарати сприяють цій проблемі, а й уламки старих місій. Зростання кількості супутників, які запускає компанії, як SpaceX, створює не тільки можливості для розвитку інтернету, але й серйозні загрози для космічної безпеки. Експерти тепер звертають увагу на потенційні наслідки для магнітного поля Землі. Доктор Джонатан Макдауелл з Гарвард-Смітсонівського центру астрофізики підкреслює, що компанії стрімко розвертають супутникові констеляції, і кількість супутників може зрости до 100 000 наступного десятиліття. Швидкий розвиток цих космічних армад супутників може призвести до забруднення плазмового середовища Землі небезпечними уламками та загрози стійкості магнітосфери. Металеві уламки від використаних ракет можуть порушити іоносферу та магнітосферу. Обидві ці системи відіграють ключову роль у захисті атмосфери і підтримують ...>>

Застигання сипких речовин 30.04.2024

У світі науки існує досить загадок, і однією з них є дивна поведінка сипких матеріалів. Вони можуть поводитися як тверде тіло, але раптово перетворюватися на текучу рідину. Цей феномен став об'єктом уваги багатьох дослідників, і, можливо, нарешті ми наближаємося до розгадки цієї загадки. Уявіть собі пісок у пісочному годиннику. Зазвичай він тече вільно, але в деяких випадках його частинки починають застрягати, перетворюючись з рідкого стану на тверде. Цей перехід має важливе значення для багатьох областей, починаючи від виробництва ліків та закінчуючи будівництвом. Дослідники зі США спробували описати цей феномен і наблизитися до його розуміння. У ході дослідження вчені провели моделювання в лабораторії, використовуючи дані про пакети полістиролових кульок. Вони виявили, що вібрації усередині цих комплектів мають певні частоти, що означає, що через матеріал можуть поширюватись лише певні типи вібрацій. Отримані ...>>

Випадкова новина з Архіву

Повністю інтегрований оптико-електронний чотириканальний мультиплексор 23.05.2015

Донедавна найбільший прогрес у розробці рішень для кремнієвої фотоніки демонструвала компанія Intel. Вона майже дійшла комерційної реалізації проекту, коли оптичні лінії зв'язку могли з'явитися межах серверної стійки. Традиційна реалізація оптичних комунікацій у межах стійки та окремого комп'ютера надто затратна для малих відстаней (потрібна маса роз'ємів, конвертерів та вузлів сполучення).

Окупити вкладення та значно збільшити пропускну спроможність міжчіпових інтерфейсів здатна кремнієва фотоніка – інтеграція оптичних та електричних ланцюгів у єдиному напівпровідниковому рішенні.

Згідно з прес-релізом компанії, IBM почала випускати перший в індустрії повністю інтегрований оптико-електронний чотириканальний мультиплексор. Рішення несе чотири 25-Гбіт/с оптичних входу та виходу та орієнтоване на організацію одного оптичного 100-Гбіт/с каналу. При цьому 100-Гбіт/с дуплексний канал організується з використанням простого одномодового оптоволокна.

Практичні випробування показали здатність модулів передавати дані без зниження швидкості на дальності до 2 км. Це дає можливість компанії замінити повторювачі у своїх ЦОД на рішення з використанням кремнієвої фотоніки, що може стати першим комерційним проектом на цьому напрямі.

Оптико-електронні компоненти IBM виконані на SOI підкладках з використанням техпроцесу меншого масштабу, ніж 100 нм. Вони не несуть напівпровідникових лазерів, які досі виконуються як дискретних елементів. Інтеграція до складу рішень лазерів стане наступним кроком на шляху застосування кремнієвої фотоніки. Але навіть без цього кроку розробники просунулися досить далеко, щоб розпочати комерційну реалізацію новітніх гібридних технологій.

Дивіться повний Архів новин науки та техніки, новинок електроніки

All languages of this page

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт