Campi magnetici personalizzati in regioni inaccessibili

Un gruppo di lavoro spagnolo ha trovato un modo per generare un campo magnetico limitato nello spazio a una certa distanza dalla sorgente. Per fare questo, il team attorno a Rosa Mach-Batlle dell'Universitat Autònoma de Barcelona utilizza cilindrici fili conduttori di corrente che formano un metamateriale magnetico. Il controllo del magnetismo, essenziale per un'ampia varietà di tecnologie, è compromesso dall'impossibilità di ottenere il massimo campo magnetico generare nello spazio libero. Qui i ricercatori propongono una strategia basata sul negativo permeabilità basato per superare questa grave limitazione. Dimostrano sperimentalmente che un materiale magnetico attivo può emulare il campo di un filo elettrico rettilineo a distanza. La loro strategia porta a una focalizzazione senza precedenti dei campi magnetici nello spazio vuoto e consente la cancellazione remota delle sorgenti magnetiche, che apre una strada per manipolare i campi magnetici in regioni inaccessibili. PhysRevLett https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.125.177204

Fonte immagine: Pixabay

I loro risultati aprono un nuovo modo per controllare i campi magnetici a distanza, con potenziali applicazioni tecnologiche. Ad esempio, un gran numero di file Microrobot e micro o nanoparticelle funzionali vengono spostate e attivate con l'aiuto di campi magnetici, possono effettuare il trasporto e il rilascio controllato del farmaco, interventi intraoculari sulla retina o anche trapianti di cellule staminali. Tuttavia, è noto che la rapida diminuzione dell'intensità di campo con la profondità del bersaglio nel corpo limita gravemente lo sviluppo clinico di alcuni di questi dispositivi. Un altro esempio è la stimolazione magnetica transcranica, che utilizza campi magnetici per modulare l'attività neurale di pazienti con diverse patologie. Nonostante il suo successo, la stimolazione magnetica transcranica soffre di focalità limitata perché non è in grado di stimolare regioni specifiche. I risultati ottenuti potrebbero avvantaggiare entrambe le tecnologie, in quanto consentono il preciso allineamento spaziale dei campi magnetici alla profondità desiderata nel corpo.

In applicazioni specifiche, tuttavia, si dovrebbe tenere conto del fatto che l'area tra il metamateriale e la replica sarebbe esposta a forti campi magnetici. Un'altra area di applicazione è l'intrappolamento degli atomi, che, a seconda del loro stato, possono essere intrappolati nei minimi del campo magnetico (cercatore a basso campo) o nei massimi (cercatore ad alto campo). Poiché i massimi locali sono proibiti dal teorema di Earnshaw, i ricercatori ad alto campo sono tipicamente intrappolati nel punto di sella di un potenziale magnetico che fluttua nel tempo. Tuttavia, queste trappole magnetiche dinamiche sono molto superficiali rispetto alle trappole per mirini a basso campo. Emulando una sorgente magnetica in lontananza, si potrebbero creare paesaggi di potenziale magnetico con gradienti più elevati nella posizione target desiderata, risultando in trappole più dense. In sintesi, i nostri risultati mostrano che un guscio con permeabilità negativa può emulare e cancellare sorgenti magnetiche nel distanza. Questa capacità di manipolare a distanza i campi magnetici consentirà sia il progresso delle tecnologie esistenti che potenzialmente nuove applicazioni che richiedono la regolazione dei campi magnetici in aree inaccessibili.