في اختراع علمي غير مسبوق.. تطوير أول سائل مغناطيسي في العالم

كشف باحثون عن أول سائل مغانطيسي يمكن أن يظل ممغنطا حتى عند تغيير شكله، ما يبشر بإمكانية تطوير الروبوتات السائلة.
ويتكون السائل من جزيئات معدنية متناهية الصغر عائمة في محلول، والتي عادة ما تتصرف كمغناطيس عندما تكون في مجال مغناطيسي.
ولكن باستخدام مزيج خاص من زيوت البوليمر، نجح الفريق في تشويش الجزيئات القريبة جدا من بعضها على سطح السائل، حتى يتمكن من إبقائها ممغنطة.
وأمضى “توماس راسيل”، عالم المواد في جامعة ماساتشوستس، وزملاؤه 7 سنوات في تطوير طريقة بسيطة لتحويل ما يسمى ب”السوائل الممغنطة المغناطيسية”- وهي جزيئات معدنية عادية تطفو في سائل- إلى مغناطيس دائم.
ويطلق العلماء على معظم المغناطيس الصلب الدائم، الذي قد تجده على الثلاجة في المنزل، “المغناطيس الحديدي”، وبمجرد أن يتعرض لحقل مغناطيسي، فإن محور دوران إلكتروناته، ينحاز، ويظل هكذا إلى أن يجري تسخينه لدرجة عالية.
ويمكن تقسيم المواد المغناطيسية الحديدية إلى جزيئات نانوية الحجم، و”تعليقها” في سائل، ما يخلق “سوائل ممغنطة” تظل مغناطيسية، عندما توضع في وجود مجال مغناطيسي خارجي الصنع. وبمجرد إزالة المجال هذا، تصبح الجسيمات الفردية حرة الحركة، وتضيع المغناطيسية الشاملة.
ومع ذلك، وجد البروفيسور راسيل وفريقه أن قطرات “السوائل الممغنطة” يمكن أن تظل ممغنطة، إذا طُبّق التشويش على الجسيمات على سطح كل قطرة- مع وجود 8 نانو متر فقط بين كل منها. وهذا يشكل طبقة حول السائل الخارجي، تتصرف كما لو كانت مغناطيسا صلبا، وتحتفظ بالمغناطيسية الكلية، وتنقلها إلى مركز السائل.
وهكذا، عندما تتعرض القطرات إلى مجال مغناطيسي خارجي، تتفاعل كل من الجسيمات النانوية، التي تبلغ مليارا ونيف على سطح القطرة، و70 مليارا من تلك العائمة داخل القطرة في انسجام تام.
وعلاوة على ذلك، وجد الباحثون أن هذه القطرات يمكن أن تحافظ على خصائصها المغناطيسية عند تقسيمها إلى قطرات أصغر.
وتتمثل الجودة المدهشة للقطرات في إمكانية تغيير الشكل للتكيف مع محيطها، والتحول إلى أشكال جديدة دون فقدان خصائصها المغناطيسية.
ويتوقع الباحثون أن يجدوا تطبيقات عملية متنوعة للسوائل المغناطيسية الجديدة القابلة لإعادة التشكيل، مثل تصميم الروبوتات السائلة، التي تعمل مغناطيسيا.
ونُشرت النتائج الكاملة للدراسة في مجلة Science.