Çalışma bulguları, hizalanmış grafit parçacıklarının mıknatısların üzerinde sabit havaya yükselmenin kilidini açtığını gösteriyor

Diyamanyetik bir madde manyetik alanlar tarafından hafifçe itilir. Yeterince güçlü bir mıknatısla diyamanyetik kuvvet yerçekimine üstün gelebilir ve madde havada yüzer. Kurşun kalemin ana bileşeni olan grafit, gerçek dünyadaki havaya yükselme için en iyi maddelerden biri olarak kabul ediliyor ve zayıf dışsal tedirginlikleri algılamadaki potansiyel uygulaması giderek artan bir ilgi görüyor.

Yakın zamana kadar grafitin elektriksel iletkenliği bir engel teşkil ediyordu çünkü elektrik akımları bu havaya yükselmeyi bastırıyordu. Önceki araştırmalar, cam kaplamanın akımı etkili bir şekilde engellediğini ancak aynı zamanda parçacıkların her yöne işaret etmesine neden olarak kaldırma kuvvetini zayıflattığını buldu.

Kyoto Üniversitesi’ndeki bir araştırmacı ekibi olası bir çözüm geliştiriyordu: Mikro kristalleri tek bir yönde hizalayarak ince tozlardan çeşitli maddelerin tek kristal eşdeğerlerini yapmak. Bilim adamları nükleer manyetik rezonans spektroskopisi konusunda uzman olsalar da, grafit havaya yükselme sorunuyla karşılaştıklarında, bu bilmecenin çözümüne önemli bir katkıda bulunabileceklerini fark ettiler.

“Bu fenomeni biraz mantığa aykırı ve hatta egzotik bulduğum için diyamanyetik havaya yükselme fikri beni cezbetti.” Sorumlu yazar Kazuyuki Takeda diyor. “Kanatlarını çırpan bir kuşun aksine, herhangi bir aktif dürtü olmadan sessizce süzülen bir nesne beni eğlendiriyor.”

Ekip zaten diyamanyetik parçacıkları tek bir yönde hizalama yeteneğine sahipti. İşin püf noktası, parçacıkların yönelime bağlı enerjisine odaklanmak ve parçacıkları belirli bir yönelimde yönlendirmeyi amaçlayan, uygun minimum enerjiye sahip bir manyetik alan tasarlamaktır.

Bunu grafite uygulamak için bilim insanları ilk önce her parçacığın yüzeyine ince bir cam tabakası eklemek için kimyasal sentez kullandılar. Daha sonra parçacıkları viskoz suyla bir bulamaç haline getirdiler ve bunu süper iletken bir mıknatıs içindeki bir kalıba döktüler. Parçacıkları aynı yöne yönlendirmek için viskoziteyi ve manyetik alanı kullanarak çanağı optimum hızda döndürdüler ve ardından bulamacın sert bir plaka halinde kurumasını sağladılar.

Bu deneyle ekip, parçacıkların hem yalıtılmış hem de hizalanmış olduğu, grafit bazlı hibrit bir maddeyi başarıyla yarattı. Diamanyetizmasını test ettiklerinde plakanın kalıcı mıknatısların üzerinde sabit bir kaldırma kuvveti gösterdiği görüldü. Grafitin elektrik iletkenliğinin baskılanması, plakanın uzun süre salınım yapmasına ve minyatür bir uçan halıya benzemesine olanak sağladı. Çalışma şurada yayınlandı: Analiz ve Algılama.

Araştırmacılar bu çalışmayı nükleer manyetik rezonans ve manyetik rezonans görüntüleme (MRI) tabanlı tespit için yeni bir stratejiyle birleştirme konusunda istekli. Bu bulgu aynı zamanda, ekibin havaya kaldıran maddesinin zaten önemli bir potansiyel gösterdiği algılama uygulamaları için umut verici bir platform olduğunu da ortaya koydu.

“Havaya yükselen plakanın hareketini kaydederken gerçek bir deprem bizi vurdu. Yukarı aşağı sallanırken büyük bir itici güç tespit ettik.” diyor Takeda. “Bu istemeden de olsa ilk ‘depremi algılama’ etkinliğimiz oldu.”