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日本開發(fā)出首次實(shí)現(xiàn)激光操縱磁懸浮石墨烯

作者:中國儲(chǔ)能網(wǎng)新聞中心 來源:綜合報(bào)道 發(fā)布時(shí)間:2013-01-05 瀏覽:
     中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊:據(jù)媒體報(bào)道,日本青山學(xué)院大學(xué)最近在一項(xiàng)研究中,首次實(shí)現(xiàn)了用激光操縱磁懸浮石墨烯運(yùn)動(dòng),通過改變石墨烯的溫度,能改變它的懸浮高度,控制運(yùn)動(dòng)方向并讓它旋轉(zhuǎn),而且演示了陽光也能讓石墨烯旋轉(zhuǎn),據(jù)悉,這一成果有望帶來一種新型光能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。
 
    磁懸浮已證明對從火車到青蛙各種物體都有效,但至今還沒有一款磁懸浮的制動(dòng)器,將外部能量轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。研究人員解釋說,產(chǎn)生磁懸浮是由于物體具有反磁性,會(huì)排斥磁場。所有物質(zhì)都有不同程度的反磁性,通常情況下反磁性很弱,無法讓物體浮起來。只有當(dāng)物體反磁性的強(qiáng)度超過其順磁性(被磁場吸引),合磁力為斥力且斥力大于重力時(shí),才可能浮起。而石墨烯就是反磁性最強(qiáng)的材料之一。
 
    反磁物體的懸浮高度取決于外加磁場和材料本身的反磁性,懸浮位置則可通過改變外加磁場來事先控制。迄今為止,用外部刺激如溫度、光、聲音等因素改變材料反磁性,從而控制磁懸浮物體的運(yùn)動(dòng),還沒人能做到。
 
    “該研究最重要的一點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制技術(shù),首次無需接觸而推動(dòng)一個(gè)懸浮著的反磁物體。”論文合著者、青山學(xué)院大學(xué)教授安倍次郎(音譯)介紹說,“由于該技術(shù)簡單而且基本,預(yù)計(jì)它能用于日常生活的許多領(lǐng)域,比如運(yùn)輸系統(tǒng)、娛樂活動(dòng)、光照制動(dòng)器以及光能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)等。”
 
    實(shí)驗(yàn)中,研究人員演示了用激光控制溫度,使一小片磁盤狀的石墨烯懸浮在一塊釹鐵硼(NdFeB)永磁鐵的上方。石墨烯的懸空高度會(huì)隨著溫度升高而下降,反之亦然。研究人員解釋說,改變溫度會(huì)改變石墨烯的磁化率,或它被外加磁場磁化的程度。在原子尺度,是激光的光熱效應(yīng)增加了石墨烯中熱激電子的數(shù)量,熱激電子越多,石墨烯的反磁性就越弱,從而懸浮的高度就越低。
 
    把激光瞄準(zhǔn)石墨烯盤片中心可以控制高度,瞄準(zhǔn)邊緣能讓它運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)。因?yàn)楦淖儨囟确植紩?huì)改變磁化率分布,使石墨烯在磁場中受到的斥力不均衡,從而沿著與光束運(yùn)動(dòng)相同的方向運(yùn)動(dòng)。他們設(shè)計(jì)的旋轉(zhuǎn)裝置放在陽光下也會(huì)旋轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)速超過200轉(zhuǎn)/分鐘。這對開發(fā)光驅(qū)動(dòng)渦輪非常有用。
 
    研究人員預(yù)測,放大這種激光控制磁懸浮運(yùn)動(dòng)的能力,有望推動(dòng)磁懸浮制動(dòng)器、光熱太陽能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的發(fā)展,還可用于低成本的環(huán)保發(fā)電系統(tǒng)、新型光驅(qū)運(yùn)輸系統(tǒng)等領(lǐng)域。
 
    安倍說:“目前,我們正計(jì)劃開發(fā)一種適合該系統(tǒng)的磁懸浮渦輪葉片。其中可能會(huì)有摩擦力破壞旋轉(zhuǎn),因此我們想用一種與MEMS(微機(jī)電系統(tǒng))有關(guān)的技術(shù),開發(fā)出高效的光能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。在制動(dòng)器方面,
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