Магніти, якими ми їх знаємо, завжди тверді, але найбільш близька річ, яку ми маємо до магнітної рідини, - це клас рідин, званий феррожидностями (феррофлюїди). Ці матеріали, що складаються з частинок оксиду заліза, зважених в рідині, тимчасово намагаються тільки при впливі інших магнітів. Але тепер дослідникам з Лабораторії Лоуренса в Берклі вдалося створити перші постійні магнітні рідини, які можуть відкрити нові можливості для електроніки і робототехніки.
Феррожидкості існують з 1960-х років, і з тих пір вони застосовуються в динаміках, годинниках, поверхнях, які можуть змінювати свою липкість або слизькість на вимогу, і можуть використовуватися для невеликих супутників. Але у всіх цих випадках рідина показує магнетизм тільки при додатку магнітного поля. Нова магнітна рідина - перша, яка назавжди залишиться такою.
«Ми створили новий матеріал, який є одночасно рідким і магнітним», - говорить Том Рассел, провідний дослідник. "Ніхто ніколи не спостерігав цього явища раніше. Ми задавалися питанням: «Якщо магнітна рідина могла стати тимчасово магнітною, що ми могли б зробити, щоб вона стала постійно магнітною, і поводилася як твердий магніт, але при цьому виглядала і відчувала себе як рідина?»
Вчені почали з 3D-друку 1-міліметрових крапель магнітної рідини, кожна з яких містила мільярди наночастинок оксиду заліза розміром всього 20 нанометрів. Вони були суспендовані в іншому рідкому розчині. При найближчому розгляді дослідники виявили, що краплі зберегли свою форму, тому що наночастинки скупчилися по краях.
Потім дослідники пропустили магнітну котушку над краплями, яка розпалила їх магнетизм. Але на відміну від звичайних магнітних рідин, цей магнетизм зберігався навіть після видалення котушки. Краплі почали обертатися навколо один одного в унісон.
Вивчивши магнітометрію крапель, вчені з'ясували, чому це так. Кожна наночастинка оксиду заліза в кожній краплі відразу реагувала на магнітне поле, і оскільки багато з них були з'єднані разом на поверхні, вони, по суті, утворювали тверду магнітну оболонку. Ці зовнішні частинки також передавали свою магнітну орієнтацію на наночастинки в ядрі кожної краплі.
Як і слід було очікувати від магнітної рідини, матеріал зберігає свої магнітні властивості практично в будь-якій формі. Дослідники показали, що вони можуть ділити краплі на більш дрібні або перетворювати їх на сфери, циліндри, млинці, трубочки і навіть на форму восьминога, залишаючи при цьому магнітними. Крім того, краплі можуть бути налаштовані таким чином, щоб їх магнетизм можна було включати і вимикати за бажанням.
В цілому, ці властивості можуть зробити краплі дуже корисними в роботах або електронних пристроях. Вчені припускають, що краплі можуть бути використані для створення штучних клітин або роботів з магнітним управлінням, які доставляють ліки в організм.
Дослідження було опубліковано в журналі Science, і магнітні рідини можна побачити в дії на відео.