液态磁体有什么奇异之处?

文/陈根

用磁性材料制作指南针是我国古代四大发明之一。过去的发明家和如今的的科学家们都在巧妙地利用磁体的特质来改善生活,从罗盘磁针到磁性数据存储设备,再到核磁共振成像(MRI)人体扫描仪。

然而,自然界的磁性材料,例如磁铁矿等,都是固体材料,软磁性物质科学却未派上大用场,近日,劳伦斯伯克利国家实验室(Lawrence Berkeley National Laboratory)的科研团队展示了磁流体液滴的可逆顺磁-铁磁转变,这是通过在水-油界面上组装的一层磁性纳米粒子的干扰而实现的。

而这些铁磁性液滴表现出有限的矫顽力和剩磁。它们可以很容易地重新配置成不同的形状,同时保留了具有典型南北偶极相互作用的固体铁磁体的磁性

事实上,可重构磁性材料是已知的,例如磁流体(磁性纳米颗粒在载体流体中的分散),但它们是顺磁性的,即一旦外部磁场被移除,它们就会失去磁性。磁流体表现出有趣的特性,并已被用作磁性密封件,但由于它们不能保持磁化而被限制了其更广泛的应用。

在研究中,研究人员发现了令软磁性物质永久保持磁性的方法。这一发现的关键在于,位于液滴表面的氧化铁纳米颗粒紧紧挨在一起。十亿个纳米颗粒,两两间距离仅 8 纳米,在液滴周围形成了一个固体表面。当液滴表面的纳米颗粒被磁化后,它们将磁性方向转移到了液滴内部的纳米颗粒上,于是整个液滴获得了永久磁性,和固体磁体一样。

此外,研究人员还发现,即使把这种液滴分割到更小、更薄,哪怕分割到头发丝粗细的尺寸,液滴的磁性依然可以保留。

这一研究有助于推动活性物质、能量耗散组装和可编程液态结构的研发,并将应用于包括癌症靶向治疗的人造细胞,和可改变形态适应环境的柔性液体机器人等众多领域。该研究结果于 7 月 19 日发表在《科学》(Science)杂志上。

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这个人很懒,什么都没有留下~

  
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