Киотский университет разработал диамагнитный левитирующий материал, не требующий внешней энергии

Репортаж от Wedoany，Исследовательская группа Киотского университета (Kyoto University) разработала диамагнитный левитирующий материал на основе графита, решив ключевую проблему нестабильной левитации диамагнитных веществ из-за их электропроводности.

Диамагнитная левитация является одним из наиболее перспективных технических путей достижения антигравитации. Основное направление исследований основано на диамагнитных материалах, которые слабо отталкиваются сильным магнитным полем. Когда сила отталкивания достаточна для преодоления гравитации, объект может парить в воздухе. Графит, основной компонент грифеля карандаша, считается одним из наиболее подходящих материалов для диамагнитной левитации, однако его электропроводность подавляет эффект левитации. Предыдущие исследования пытались блокировать электрический ток с помощью стеклянного покрытия, но стеклянный слой приводил к хаотичной ориентации частиц графита, ослабляя поддерживающую силу.

Томоя Камидэ (Tomoya Kamide) из Киотского университета и его коллеги предложили решение. Исследователи создали монокристаллическую версию графита из углеродного мелкодисперсного порошка, выровняв микрокристаллы в одном направлении, что устранило потерю поддерживающей силы. Одновременно, на начальном этапе частицы были покрыты стеклом, что решило проблему электропроводности.

Ключ к выравниванию диамагнитных частиц в одном направлении заключается в анализе зависимости энергии частиц от их расположения и создании магнитного поля с благоприятным минимумом энергии, направляющего частицы в заданную ориентацию. Сначала исследователи химическим синтезом нанесли тонкий слой стекла на поверхность каждой частицы графита, затем смешали частицы с вязкой водой до состояния пасты и вылили её в форму, помещённую на сверхпроводящий магнит. Вращая форму с определённой скоростью при подходящей вязкости и условиях магнитного поля, частицы были ориентированы в одном направлении. После высыхания паста образовала твёрдую пластину из графитовой композитной смеси с ориентированными и электроизолированными частицами.

Благодаря подавлению электропроводности, эта пластина способна длительно колебаться, словно миниатюрный ковёр-самолёт, стабильно паря над постоянным магнитом. Такая левитация не требует криогенных систем и внешнего энергоснабжения. Исследовательская группа планирует применить эту технологию в ядерном магнитном резонансе и магнитно-резонансной томографии. Кроме того, в ходе тестирования команда случайно обнаружила, что эта левитирующая пластина может использоваться в качестве сейсмического датчика. Профессор Кадзуюки Такэда (Kazuyuki Takeda) отметил: «Когда мы записывали движение левитирующей пластины, нас настигло настоящее землетрясение. По мере того как пластина двигалась вверх и вниз, мы зафиксировали огромный импульс. Это невольно стало нашим первым „сейсмическим обнаружением“».