آهنربای مایع

[parichehr]

آیا تا به حال آهنربای مایع دیده‌اید؟
اگر ماده‌ای فلزی به‌صورت پودر در ابعاد 10 نانومتر روی زمین پخش شده باشد،‌ یا در مایعی معلق باشد، نتیجه‌ی این تعلیق مغناطیسی را «سیال فلز» (Ferrofluid) می‌نامیم.

تصویر 1-سیال فلزی(Ferrofluid) همراه با میدان مغناطیسی دائمی در زیر آن
(Felice Frankel,MIT)

وقتی نیروی مغناطیسی سطح اثرات وزن سیال و كشش سطحی (تصویر2) در حال به ثبات رسیدن هستند، »سیال فلزی» ردیفی از خطوط میدان مغناطیسی را شكل می‌دهد. این عكس نشان می‌دهد كه «سیال فلزی» روی سطحی صاف قرار دارد و آهنرباهای ثابتی در زیر آن قرار دارند. وقتی ذرات مغناطیده در «سیال فلزی» هم‌دیگر را جذب می‌كنند، باید آن‌ها را از هم‌ دور نگه‌داشت؛ در نتیجه با مواد صابونی شكل به نام «مواد فعال در سطح» (Surfactant) پوشیده می‌شوند (تصویر2).

تصویر 2-ذرات مغناطیسی همراه با مولكول‌های مواد فعال در
سطح متصل به آن‌ها در سیال معلق مانده و «سیال فلزی»
تشكیل می‌دهد. مواد فعال در سطح مانع از پیوستن
ذرات مغناطیسی به‌هم می‌شود

«سیال فلزی» مقاومت كمی برای جاری شدن دارد. به این معنی كه با نگه‌داشتن آهنرباهای ثابت، مثل درپوش حلقه‌ای O شكل عمل می‌كند. این در پوش «سیال فلزی» مانع ورود و برخورد از ذرات غبار روی درایوهای سخت‌افزاری در حال كار رایانه و درایور درون دیسك می‌‌شود. همچنین «سیالات فلزی» سیم‌پیچ‌های بلندگوهای استریوی قوی hi-fi را سرد می‌كنند!
از كاربردهای دارویی اینكه چون «سیال فلزی» قابل جهش است، می‌تواند در نقطه‌ای از بدن با میدان مغناطیسی خارجی متمركز شود. «سیال فلزی» نقش یك هدف را در این حالت را بازی می كند و به عنوان عامل یا واسطه‌ی متضاد برای «تصویربرداری مقاومت مغناطیسی» (MRI) باشد.

تحقیقات:
گاهی فیزیك از هنر كپی‌برداری می‌كند. دانشجوی دوره‌ی لیسانس در MIT كُری لورنس (Cory Lorenz) یك قطره «سیال فلزی» را بین دو صفحه‌ی شیشه‌ای بسیار نزدیك بهم قرار داد، میدان مغناطیسی عمودی ثابتی اعمال كرد و سپس میدان مغناطیسی چرخشی افقی با تولید شكل‌های مارپیچی كه در شكل می‌بینید، اضافه كرد (بالا تا پایین سمت چپ).

تصویر 3- ترتیب الگوهای «سیال فلزی» كه با یك
سری میدان‌های اعمالی مغناطیسی شكل می‌گیرد.
(از بالا به پایین سمت چپ) و با اعمال برعكس
میدان (بالا به پایین سمت راست)؛
(Cory Lorenz)

سپس لورنس در این آزمایش ترتیب اعمال میدان‌ها را برعكس كرد و الگویی را دید كه دقیقاً در موزه‌ی هنر آمریكا موجود است!! و این غیرمنتظره بود. ویدیوی این تبدیل جایزه‌ی گالری «دینامیك سیالات انجمن فیزیك آمریكا» را گرفت .
با استفاده از این تحقیق ماشین‌‌های كوچك در ابعاد نانو و میكرو می‌تواندساخته شود. برخلاف میدان‌های الكتریكی ، میدان‌های مغناطیسی جرقه تولید نمی‌كنند در نتیجه روش خوبی برای ماشین‌های كارآمد‌تر در ابعاد میكرو و نانو هستند.

تصویر 4- برآمدگی «سیال فلزی» در تصویر سمت چپ نشان می‌دهد كه
قطب‌های مغناطیسی در بالا و پایین آن وجود دارند. و تصویر سمت راست
نشان می‌دهد كه میدانی شبیه گل میخك وجود دارد
كه «سیال فلزی» به این صورت درآمده است.

www.tehranchem2.mihanblog.com