Κατασκευάστηκε ο πρώτος πλαστικός μαγνήτης σε θερμοκρασία δωματίου

Από το NewScientist, 30 Αυγούστου 2004

Ο πρώτος πλαστικός μαγνήτης που δουλεύει στη θερμοκρασία δωματίου πέρασε τη βασική δοκιμή του μαγνητισμού. Οι δημιουργοί του στο Πανεπιστήμιο Durham στη Βρετανία τον έχουν ήδη χρησιμοποιήσει για να αποθηκεύσουν δεδομένα. 

Το 2001, χημικοί από το Πανεπιστήμιο της Nebraska υποστήριξαν ότι έχουν δημιουργήσει τον πρώτο πλαστικό μαγνήτη, αλλά λειτουργούσε μόνο κάτω από 10 Kelvin. Έκτοτε κι άλλοι ερευνητές κατασκεύασαν πλαστικούς μαγνήτες, αλλά λειτουργούσαν μόνο σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες, ή ο μαγνητισμός τους στη θερμοκρασία δωματίου ήταν πάρα πολύ ασθενής για να τύχει εμπορικής χρήσης.

Έτσι η ομάδα του Durham μπορεί να υποστηρίξει ότι κατασκεύασε τον πρώτο πλαστικό μαγνήτη που θα χρησιμοποιηθεί σε πολλά προϊόντα καθημερινής χρήσης. Μία από τις πλέον πιθανές εφαρμογές είναι στο μαγνητικό επίστρωμα των σκληρών δίσκων των υπολογιστών, οι οποίοι θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε μια νέα γενεά  δίσκων μεγάλης χωρητικότητας.

Ο Jerry Torrance, ένας ειδικός επιστήμονας στα υλικά σύμβουλος μεγάλων εταιρειών, σαν την ΙΒΜ, περιγράφει την εργασία αυτή ως "σημαντική επιστημονική ανακάλυψη". Εντούτοις, λέει ότι οι πρακτικές εφαρμογές πιθανώς θα αργήσουν πολύ.

Ελεύθερες ρίζες

Το νέο πολυμερές σώμα αναπτύχθηκε από το Naveed Zaidi και τους συναδέλφους του. Η ομάδα δημιούργησε το νέο πολυμερές σώμα από δύο ενώσεις, την πολυανιλίνη βάσης εμεραλδίνης (PANi) και την τετρακυανοκινοδιμεθάνιο (TCNQ). Αυτοί επέλεξαν την ένωση PANi επειδή είναι ένας ηλεκτρικός αγωγός - σαν τα μέταλλα - σταθερός στον αέρα. Η TCNQ επιλέχτηκε λόγω της ικανότητάς της να σχηματίζει φορτισμένα σωματίδια ή όπως λέγονται αλλιώς ελεύθερες ρίζες.

Στους συμβατικούς μαγνήτες, ο μαγνητισμός είναι το αποτέλεσμα της ευθυγράμμισης των σπιν των ηλεκτρονίων. Στο πολυμερές σώμα τους όμως, οι ερευνητές ήλπιζαν να μιμηθούν αυτόν τον μηχανισμό με τη δημιουργία μιας ευθυγράμμισης των ελεύθερων ριζών.

Αρχικά, το νέο πολυμερές σώμα έδειξε μια μικρή ένδειξη του μαγνητισμού, και μετά από τρεις μήνες οι ερευνητές είχαν φθάσει σε ένα σημείο στο οποίο πίστεψαν ότι, η προσπάθεια τους να αποκτήσει μαγνητισμό αυτό το πολυμερές σώμα, ήταν χάσιμο χρόνου. "Εκεί όμως που θέλαμε να σταματήσουμε και να δοκιμάσουμε μια διαφορετική προσέγγιση, αποφασίσαμε να ελέγξουμε τα δείγματα για μια τελευταία φορά", λέει ο Sean Giblin.

Και η απόφαση τους αυτή ήταν τυχερή, επειδή σε μερικούς μήνες το αρχικό πολυμερές σώμα είχε αναπτύξει μαγνητικές ιδιότητες. Οι επόμενες παρτίδες του πολυμερούς σώματος επιβεβαίωσαν το μαγνητισμό του και απόκλεισαν την πιθανότητα ο μαγνητισμός να είχε προκληθεί από προσμίξεις υλικών. Επιπλέον, τα στοιχεία διάθλασης των ακτίνων-X παρουσίασαν μια αύξηση στην ευθυγράμμιση των πολυμερών αλυσίδων πάνω από τρεις μήνες, που οφείλεται πιθανώς στην αύξηση του μαγνητισμού.

Κατασκευή μαγνήτη

Αν και ο μαγνητισμός με πολυμερή είναι ασθενής έναντι αυτού των συμβατικών μαγνητών από μέταλλα, οι ερευνητές είναι βέβαιοι ότι μπορούν να τον βελτιώσουν.

"Η αντίδραση δεν είναι ακόμα 100% αποδοτική σε όλο το μήκος του πολυμερούς και η ισχύς του φαινομένου ποικίλλει στο υλικό. Μόλις αυξήσουμε αυτήν την αποδοτικότητα, θα αυξηθεί βεβαίως και η ισχύς", λέει ο Zaidi.

Η φύση της σύνθεσης του πολυμερούς σημαίνει ότι οι μαγνητικές ιδιότητες θα μπορούσαν να μεταβληθούν ανάλογα με τις επιθυμίες των ερευνητών, μεταβάλλοντας τα ποσοστά των αρχικών χημικών ουσιών. "Είναι μόνο η αρχή. Από αυτό το αρχικό πολυμερές σώμα, μπορούν να φτιαχτούν πολύ καλύτερα συστήματα στο μέλλον", αναφέρει ο Zaidi.

Και εκτός από τους σκληρούς δίσκους στους υπολογιστές, η ομάδα σκέφτεται ότι οι πλαστικοί μαγνήτες θα μπορούσαν να έχουν σημαντικές ιατρικές εφαρμογές, παραδείγματος χάριν στην οδοντιατρική ή τους μετατροπείς που χρησιμοποιούνται στα κοχλιωτά μοσχεύματα. Τα οργανικά μαγνητικά υλικά έχουν μικρότερη πιθανότητα να απορριφθούν από το σώμα.