Yeni mıknatıslar iklim eylemini nasıl hızlandırabilir?
Ames Ulusal Laboratuvarı'ndan kıdemli bir bilim adamı olan Matthew Kramer, nadir toprak metallerinin, 1960'larda keşfedildiklerinde mıknatısların enerji yoğunluğunda “büyük bir sıçramayı” temsil etmeleri nedeniyle teknolojiler arasında yaygın hale geldiğini söylüyor.
Bir mıknatısın özelliklerinin birincil göstergelerinden biri mega-gauss-oersted (MGOe) cinsinden ölçülen enerji yoğunluğudur. Buzdolabınızdaki ferrit mıknatısların MGOe'si muhtemelen 5 civarındayken, neodimyum bazlı mıknatıslar çok daha güçlüdür ve yaklaşık 50 MGOe'ye ulaşır.
Neodimyum gibi nadir toprak metalleri şu anda kalıcı mıknatıslarda çok önemli bir bileşendir çünkü diğer metalleri güçlü bir manyetik alan oluşturmaya yardımcı olacak bir düzenlemeye sokabilirler.
Kalıcı mıknatıslar, atomlardaki küçük yüklü parçacıklar olan dönen elektronlar nedeniyle manyetik alanlar üretir. Farklı elementler, bazı durumlarda aynı yönde dönerek manyetik alan oluşturabilen farklı sayıda serbest elektrona sahiptir. Serbest olan ve aynı yönde dönen elektronların sayısı arttıkça manyetik alan da artar.
Demirin çok sayıda serbest elektronu vardır, ancak kapsayıcı bir yapı olmadığında farklı yönlerde dönmeye ve birbirlerini iptal etmeye eğilimlidirler. Neodimyum, disprosyum ve diğer nadir toprak metallerinin eklenmesi, demir atomlarının elektronlarının birlikte çalışmasına izin verecek şekilde düzenlenmesine yardımcı olabilir ve bu da güçlü mıknatıslar oluşmasına neden olabilir.
Demir nitrür, diğer çok az malzemenin yapabildiği şeyi yapar: Demiri, elektronların bu şekilde birlikte dönmesini sağlayan ve onları hizalı tutan bir yapı halinde düzenler; nadir toprak metallerine gerek yoktur.
Kramer, “Eğer nitrojenin bu demirleri uygun şekilde dağıtmasını sağlayabilirseniz, potansiyel olarak gerçekten çok iyi bir kalıcı mıknatıs elde edebilmelisiniz” diyor. Ancak bunun bir zorluk olduğunu da ekliyor, çünkü bu malzemeleri toplu halde yapmak ve karmaşık kimyayı, onları mıknatıslanmalarını korumaya zorlayacak şekilde kullanmak zor.
Yürütme fikri
Wang, demir nitrürün ince filmlerini güvenilir bir şekilde oluşturmayı başardıktan sonra, bir sonraki adım, onu toplu olarak nasıl hazırlayacağımızı, öğüteceğimizi ve mıknatıs yapmak için birlikte ezeceğimizi bulmaktı.