Ερευνητές από το Kyoto University ανέπτυξαν ένα νέο υλικό με βάση τον γραφίτη, το οποίο μπορεί να αιωρείται σταθερά πάνω από μόνιμους μαγνήτες. Η τεχνική αξιοποιεί τον διαμαγνητισμό, μια ιδιότητα κατά την οποία ορισμένα υλικά απωθούνται ελαφρώς από τα μαγνητικά πεδία.
Ο γραφίτης, βασικό συστατικό του μολυβιού, θεωρείται ένα από τα καλύτερα υλικά για τέτοιου είδους αιώρηση. Ωστόσο, η ηλεκτρική αγωγιμότητά του δημιουργεί ένα σημαντικό πρόβλημα, καθώς τα ηλεκτρικά ρεύματα που αναπτύσσονται στο υλικό μπορούν να περιορίσουν την αιώρηση.
Προηγούμενες προσπάθειες είχαν δείξει ότι μια επίστρωση γυαλιού μπορεί να εμποδίσει τα ρεύματα. Η επίστρωση όμως έκανε τα μικροσκοπικά σωματίδια να προσανατολίζονται τυχαία, μειώνοντας τη δύναμη ανύψωσης.
Η λύση βρίσκεται στον έλεγχο του προσανατολισμού
Η ομάδα του Kyoto University είχε ήδη αναπτύξει τεχνικές για την ευθυγράμμιση μικροκρυστάλλων σε συγκεκριμένη κατεύθυνση. Οι ερευνητές αξιοποίησαν αυτή την τεχνογνωσία για να αντιμετωπίσουν το πρόβλημα του γραφίτη.
Αρχικά, πρόσθεσαν ένα λεπτό στρώμα γυαλιού στην επιφάνεια κάθε σωματιδίου γραφίτη. Στη συνέχεια, ανακάτεψαν τα σωματίδια με παχύρρευστο νερό, δημιουργώντας ένα μείγμα που τοποθετήθηκε σε καλούπι μέσα σε υπεραγώγιμο μαγνήτη.
Το δοχείο περιστράφηκε με την κατάλληλη ταχύτητα, ώστε το ιξώδες του υγρού και το μαγνητικό πεδίο να ευθυγραμμίσουν τα σωματίδια προς την ίδια κατεύθυνση. Όταν το μείγμα στέγνωσε, σχηματίστηκε μια συμπαγής πλάκα με μονωμένα και ευθυγραμμισμένα σωματίδια γραφίτη.
Μια μικροσκοπική «μαγική ιπτάμενη επιφάνεια»
Οι δοκιμές έδειξαν ότι το νέο υλικό μπορεί να αιωρείται σταθερά πάνω από μόνιμους μαγνήτες. Η καταστολή της ηλεκτρικής αγωγιμότητας του γραφίτη επέτρεψε στην πλάκα να ταλαντώνεται για μεγάλο χρονικό διάστημα.
Το αποτέλεσμα θύμισε στους ερευνητές μια μικροσκοπική «μαγική ιπτάμενη επιφάνεια», καθώς η πλάκα παρέμενε στον αέρα χωρίς ενεργό μηχανισμό κίνησης.
«Με γοήτευσε η διαμαγνητική αιώρηση, καθώς το φαινόμενο μου φάνηκε κάπως αντιδιαισθητικό και ακόμη και εξωτικό», δήλωσε ο Kazuyuki Takeda, επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης.
