Abordare revoluționară: Câmpuri magnetice omogene cu noi magneți permanenți!

Abordare revoluționară: Câmpuri magnetice omogene cu noi magneți permanenți!

Căutarea metodelor eficiente de generare a câmpurilor magnetice omogene a atins un nou vârf. Fizicianul Prof. Dr. Ingo Rehberg de la Universitatea din Bayreuth și Dr. Peter Blümler de la Universitatea Johannes Gutenberg din Mainz au dezvoltat o abordare inovatoare care depășește aranjamentele clasice Halbach. Cercetarea lor, publicată în revista Physical Review Applied, arată că aranjarea strategică a magneților permanenți poate obține intensități mai mari ale câmpului și omogenitate îmbunătățită în aranjamentele de magneti compacti. Aceste descoperiri ar putea avea implicații de anvergură pentru diferite tehnologii care necesită câmpuri magnetice puternice și uniforme, inclusiv imagistica prin rezonanță magnetică (IRM).

În mod tradițional, rețelele Halbach se bazează pe presupunerea unor magneți infinit de lungi, ceea ce nu este fezabil în aplicații practice. Universitatea din Mainz subliniază faptul că Rehberg și Blümler au examinat geometriile unui singur inel și a unui inel dublu stivuit în munca lor. Ei au modelat magneții ca dipoli punctiali. Designul lor „concentrat” a permis crearea de câmpuri omogene în afara planului magnetic. Prin dezvoltarea de formule analitice, aceștia au putut valida rezultatele experimentale, care se potriveau bine cu predicțiile teoretice. Aceste noi aranjamente s-au dovedit a fi superioare în comparație cu aranjamentele clasice Halbach.

Geometrii optimizate și validare experimentală

Calea către aceste descoperiri a început cu o investigație detaliată a aranjamentelor tridimensionale optime ale magneților permanenți. Noile modele prezintă avantaje semnificative față de aranjamentul Halbach preferat anterior. Potrivit lucrării, depusă pe 25 februarie și revizuită ultima dată la 30 mai 2025, aranjamentul optim pentru magneții mai scurti se abate de la designurile tradiționale și oferă astfel noi perspective pentru producerea câmpului magnetic. arXiv descrie baza teoretică a acestor abordări și rezultatele obținute.

În plus, realizările experimentale au ca rezultat un potențial mare de aplicare pentru noua tehnologie. Ar putea promova dezvoltarea unor tehnologii alternative mai ieftine care ar putea înlocui magneții supraconductori clasici, adesea foarte scumpi, în RMN. Deși magneții supraconductori sunt puternici, costul lor ridicat și complexitatea tehnică le limitează semnificativ disponibilitatea.

Aplicații și perspective de viitor

Aplicațiile pentru aceste noi aranjamente de magneti sunt extinse. Pe lângă RMN, acestea ar putea fi utilizate și în fizica acceleratoarelor și sistemele de levitație magnetică. Aceste tehnologii necesită câmpuri magnetice puternice și omogene, iar noile abordări oferă avantaje aici. Matricea Halbach, cunoscută și pentru utilizarea în diverse tehnologii, cum ar fi magneții plate de frigider și motoarele de curent continuu fără perii, s-a dovedit deja a fi eficientă în configurația pe teren. Wikipedia explică avantajele distribuției unilaterale a fluxului cauzate de modelele de magnetizare alternante ale matricei Halbach.

Descoperirea lui Rehberg și Blümler nu este doar un progres semnificativ în tehnologia câmpului magnetic, dar deschide și uși pentru viitoare inovații în știința materialelor și inginerie. Într-o lume care depinde din ce în ce mai mult de soluțiile tehnologice, această nouă abordare ar putea juca un rol cheie.