Dostosowane pola magnetyczne w niedostępnych regionach

Hiszpańska grupa robocza znalazła sposób na generowanie ograniczonego przestrzennie pola magnetycznego w pewnej odległości od źródła. W tym celu zespół wokół Rosa Mach-Batlle z Universitat Autònoma de Barcelona używa cylindrycznych ułożone, przewodzące prąd druty, które tworzą metamateriał magnetyczny. Kontrola magnetyzmu, która jest niezbędna dla wielu różnych technologii, jest zagrożona przez niemożność osiągnięcia maksymalnego pole magnetyczne do generowania w wolnej przestrzeni. Tutaj badacze proponują strategię opartą na negatywach przepuszczalność oparte na przezwyciężeniu tego poważnego ograniczenia. Pokazują eksperymentalnie, że aktywny materiał magnetyczny może naśladować pole prostego przewodu elektrycznego na odległość. Ich strategia prowadzi do bezprecedensowego skupiania pól magnetycznych w pustej przestrzeni i umożliwia zdalne usuwanie źródeł magnetycznych, co otwiera drogę do manipulowania polami magnetycznymi w niedostępnych regionach. PhysRevLett https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.125.177204

Źródło obrazu: Pixabay

Ich wyniki otwierają nowy sposób zdalnego sterowania polami magnetycznymi z potencjalnymi zastosowaniami technologicznymi. Na przykład duża liczba plików Mikroroboty a funkcjonalne mikro- lub nanocząsteczki są poruszane i uruchamiane za pomocą pól magnetycznych, które mogą przeprowadzać transport leku i kontrolowane uwalnianie leku, interwencje wewnątrzgałkowe na siatkówce, a nawet przeszczepy komórek macierzystych. Wiadomo jednak, że gwałtowny spadek natężenia pola wraz z docelową głębokością ciała poważnie ogranicza rozwój kliniczny niektórych z tych urządzeń. Innym przykładem jest przezczaszkowa stymulacja magnetyczna, która wykorzystuje pola magnetyczne do modulowania aktywności neuronalnej pacjentów z różnymi patologiami. Pomimo sukcesu, przezczaszkowa stymulacja magnetyczna ma ograniczoną ogniskową, ponieważ nie jest w stanie stymulować określonych regionów. Osiągnięte wyniki mogą przynieść korzyści obu technologiom, ponieważ umożliwiają precyzyjne przestrzenne ustawienie pól magnetycznych na żądanej głębokości w ciele.

W konkretnych zastosowaniach należy jednak liczyć się z tym, że obszar pomiędzy metamateriałem a repliką byłby narażony na działanie silnych pól magnetycznych. Innym obszarem zastosowań jest pułapkowanie atomów, które w zależności od ich stanu mogą być uwięzione w minimach pola magnetycznego (szukacz niskiego pola) lub maksimach (szukacz wysokiego pola). Ponieważ lokalne maksima są zabronione przez twierdzenie Earnshawa, poszukiwacze wysokich pól są zwykle złapani w punkcie siodła potencjału magnetycznego, który zmienia się w czasie. Jednak te dynamiczne pułapki magnetyczne są bardzo płytkie w porównaniu do pułapek dla wizjerów o niskim polu. Emulując źródło magnetyczne w oddali, można stworzyć krajobrazy potencjału magnetycznego z wyższymi gradientami w pożądanej pozycji docelowej, co skutkuje gęstszymi pułapkami. Podsumowując, nasze wyniki pokazują, że powłoka o ujemnej przepuszczalności może naśladować i niwelować źródła magnetyczne w oddali. . Ta zdolność do zdalnego manipulowania polami magnetycznymi umożliwi zarówno rozwój istniejących technologii, jak i potencjalnie nowe zastosowania, które wymagają dostosowania pól magnetycznych w niedostępnych obszarach.