科學(xué)家用激光操縱磁懸浮石墨烯運(yùn)動(dòng)
據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道,最近,日本青山學(xué)院大學(xué)在一項(xiàng)研究中,首次實(shí)現(xiàn)了用激光操縱磁懸浮石墨烯運(yùn)動(dòng),通過(guò)改變石墨烯的溫度,能改變它的懸浮高度,控制運(yùn)動(dòng)方向并讓它旋轉(zhuǎn),而且演示了陽(yáng)光也能讓石墨烯旋轉(zhuǎn)。這一成果對(duì)研究光驅(qū)動(dòng)人類運(yùn)輸工具有重要意義,并有望帶來(lái)一種新型光能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。相關(guān)論文發(fā)表在最近出版的《美國(guó)化學(xué)協(xié)會(huì)期刊》上。 磁懸浮已證明對(duì)從火車到青蛙各種物體都有效,但至今還沒(méi)有一款磁懸浮的制動(dòng)器,將外部能量轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。研究人員解釋說(shuō),產(chǎn)生磁懸浮是由于物體具有反磁性,會(huì)排斥磁場(chǎng)。所有物質(zhì)都有不同程度的反磁性,通常情況下反磁性很弱,無(wú)法讓物體浮起來(lái)。只有當(dāng)物體反磁性的強(qiáng)度超過(guò)其順磁性(被磁場(chǎng)吸引),合磁力為斥力且斥力大于重力時(shí),才可能浮起。而石墨烯就是反磁性最強(qiáng)的材料之一。 反磁物體的懸浮高度取決于外加磁場(chǎng)和材料本身的反磁性,懸浮位置則可通過(guò)改變外加磁場(chǎng)來(lái)事先控制。迄今為止,用外部刺激如溫度、光、聲音等因素改變材料反磁性,從而控制磁懸浮物體的運(yùn)動(dòng),還沒(méi)人能做到。 “該研究最重要的一點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制技術(shù),首次無(wú)需接觸而推動(dòng)一個(gè)懸浮著的反磁物體。”論文合著者、青山學(xué)院大學(xué)教授安倍次郎(音譯)介紹說(shuō),“由于該技術(shù)簡(jiǎn)單而且基本,預(yù)計(jì)它能用于日常生活的許多領(lǐng)域,比如運(yùn)輸系統(tǒng)、娛樂(lè)活動(dòng)、光照制動(dòng)器以及光能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)等。” 實(shí)驗(yàn)中,研究人員演示了用激光控制溫度,使一小片磁盤狀的石墨烯懸浮在一塊釹鐵硼(NdFeB)永磁鐵的上方。石墨烯的懸空高度會(huì)隨著溫度升高而下降,反之亦然。研究人員解釋說(shuō),改變溫度會(huì)改變石墨烯的磁化率,或它被外加磁場(chǎng)磁化的程度。在原子尺度,是激光的光熱效應(yīng)增加了石墨烯中熱激電子的數(shù)量,熱激電子越多,石墨烯的反磁性就越弱,從而懸浮的高度就越低。 |




