قد تظهر أنواع جديدة من المغناطيس

أنواع جديدة من المغناطيس قادمة
أنواع جديدة من المغناطيس قادمة

أظهر علماء المواد مسارًا قابلاً للتطبيق لمزيد من المغناطيسات الصديقة للبيئة. هذه المغناطيسات عبارة عن سبيكة من الحديد والنيكل توجد في النيازك.

تم بناء العديد من التقنيات الخضراء الأساسية ، مثل توربينات الرياح والسيارات الكهربائية ، على قوة المغناطيسات عالية الأداء.

ما هو التيتراتينايت؟

ومع ذلك ، فإن تعدين المكونات الأرضية النادرة لهذه الأجهزة يمكن أن يكون له تأثير سلبي كبير على البيئة. نتيجة لذلك ، يبحث العلماء عن بدائل للمغناطيسات الأرضية النادرة ، وتعد سبائك رباعي الزوايا ، وهي سبيكة من الحديد والنيكل ذات هيكل بلوري رباعي الزوايا ، أحد المرشحين الرئيسيين.

تتشكل التيتراتينيت عادةً في النيازك من خلال التبريد البطيء للغاية على مدى آلاف السنين ، ولكن اكتشفت دراسة جديدة طريقة لإنشاء هذا المغناطيس في المختبر في ثوانٍ فقط. في حين أن العملية لم تنتج مغناطيسًا مفيدًا بعد ، يأمل الباحثون في أن تؤدي الأبحاث الإضافية إلى تحسين الخصائص المغناطيسية لـ "المغناطيس الكوني" وإلقاء الضوء على كيفية تكوينها.

تم اكتشاف عينات نيزك تتراتينيت لأول مرة في الثمانينيات. يتم الجمع بين الحديد والنيكل ، وهما عنصران شائعان ، في تكوين رباعي الزوايا بسيط مع لحظات مغناطيسية مائلة في اتجاه واحد لتشكيل هذه المادة المغناطيسية.

تحتاج المغناطيسات عالية الأداء إلى هذه الخاصية التي تسمى التباين المغناطيسي أحادي المحور.

لذلك اجتذب التيتراتينيت انتباه العلماء الباحثين عن بدائل للمغناطيسات الأرضية النادرة.

المشكلة هي أن الطريقة القائمة على النيزك لإنتاج رباعي الأمونيا تتطلب معدلات تبريد بطيئة للغاية (أقل من 0,01 كلفن في السنة). في معظم الحالات ، تؤدي محاولة تبريد مكونات الحديد والنيكل بشكل أسرع إلى تكوين هيكل بلوري مكعب بدلاً من الهيكل رباعي الزوايا المطلوب.

تم إنشاء التيتراتينايت من قبل العلماء بكميات صغيرة في المختبر ، ولكن فقط في ظل ظروف قاسية للغاية مثل التشعيع النيوتروني.

اكتشف Lindsay Greer و Yurii Ivanov وزملاؤهم في جامعة كامبريدج الآن تقنية لتشكيل هذا المعدن بسرعة في البيئات العادية. وفقًا للباحثين ، فإن عنصر الفوسفور ، أحد مكونات النيازك التي تشكل رباعي النيازك ، كان سرًا مخفيًا عنهم.

وفقًا لجرير ، من المعروف أن الفوسفور يسرع الانتشار في التراكيب النيزكية. ومع ذلك ، لم يقم أحد بالتحقيق في التأثير المحتمل للفوسفور على إنتاج رباعي التراتينيت في المختبر.

يدعي إيفانوف أن وجود الفوسفور ضروري لتمكين تخليق رباعي النيتروجين دون استخدام عمليات مثل التشعيع النيوتروني.

لم يكن Tetrataenite هو الهدف الأولي لفريق الدراسة. بدلاً من ذلك ، أرادوا معرفة المزيد عن الخصائص الميكانيكية لسبائك Fe-Ni-PB الشبيهة بالزجاج بشكل طبيعي. تم تسخين مكونات السبائك إلى 1123 كلفن ثم تبريدها بسرعة كجزء من عملية الصب القياسية للفريق.

كان للعينات المتجمدة نمط من الأغصان المعروفة باسم التشعبات. بعد تحليل هذه الخصائص مع حيود الأشعة السينية والمجهر الإلكتروني النافذ ، صُدم الباحثون لاكتشاف الهيكل المنظم كيميائيًا للتيتراتينيت. اكتشف العلماء أن الفوسفور مسؤول عن تسريع ترتيب المواد عن طريق تغيير نسبة العناصر في مكونات السبائك.

وأظهرت النتائج أن التيتراينيت يمكن أن تتشكل بمعدلات تبريد أسرع 100 مليار مرة من النيازك الحية.

تم إنتاج مادة تتراتينيت بشكل مثير للاهتمام ، لكن مايكل كوي خبير المغناطيس في كلية ترينيتي في دبلن يتساءل عما إذا كانت هذه المادة تلبي متطلبات طاقة المغناطيس الأساسية. نظرًا لأن سبائك Fe-Ni المرتبة رباعيًا يتم إنتاجها باستخدام تقنية صب مصهور جديدة ، يتوقع Coey أن يكون للعمل تأثير على اتجاه البحث المستقبلي حول رباعي التراتينيت. ومع ذلك ، لا أعتقد أن هذه السبائك يمكن أن تحل محل العناصر الأرضية النادرة في أي تطبيق مغناطيسي دائم.

يتفق جرير وإيفانوف على أن الحد الأدنى من البيانات المتاحة حاليًا حول الخصائص المغناطيسية للتيتراتينيت يشير إلى عدم توافق محتمل مع المغناطيسات عالية الأداء القائمة على النيوديميوم. لكن تحسين عملية الصب الرباعي يمكن أن يحسن الخصائص المغناطيسية للمادة ، مما يجعلها خيارًا قابلاً للتطبيق ، وفقًا للباحثين. وفقًا لجرير ، فإن المزيد من مواد المغناطيس الدائم مفيدة لأنها تتيح توازنًا أفضل بين العوامل مثل الأداء المغناطيسي والتأثير البيئي. "استخدام مغناطيسات أرضية نادرة في تجارة بين شخصين ليس بالضرورة هو الهدف."

في الوقت الحالي ، أظهر الفريق كيفية إنشاء قطعة واحدة من التيتراتينيت ، لكنهم يزعمون أن العمل المستقبلي سيركز على كيفية تجميع أعداد كبيرة من القطع في مغناطيس كبير. يوضح جرير ، "لاستخدام تشبيه ، أظهرنا أنه يمكننا صنع لبنة - قطعة من رباعي الأسطح - لكننا لم نصنع منزلاً بعد - مغناطيسًا.

يمكن أن يكون لهذا العمل آثار على أبحاث الفيزياء الفلكية بالإضافة إلى علم المواد حيث يعيد العلماء تقييم المدة التي يستغرقها تكوين رباعي التراتينيت في نيزك ومدى سرعة تبريده في بيئة الفضاء هذه.

المصدر: physics.aps.org/articles/v15/18

Günceleme: 26/11/2022 17:10

إعلانات مماثلة

كن أول من يعلق

Yorumunuz