Впервые создан магнитный диод

Джорджи Прат-Кэмпс (Jordi Prat-Camps) и его коллеги из Инсбрукского университета, Австрия, объявили о первом в мире «магнитном полевом диоде», устройстве, в котором одна проводная катушка может передавать свое магнитное поле второй катушке, но не наоборот.

Команда считает, что дальнейшие улучшения диода могут позволить его использовать в широком спектре применений в электрических устройствах.

Электрические диоды, которые позволяют току течь в одном направлении, но не в другом, являются фундаментальным компонентом электроники. Инженеры долго искали сопоставимое устройство, которое направляло бы магнитные поля только в одном направлении - что было бы невероятно полезным во многих технологиях. Однако до сих пор принцип обратимости Лоренца являлся серьезным препятствием для создания практического диода для магнитного поля.

Принцип гласит, что когда источник магнитного поля, такой как проводящая катушка, индуцирует поле во втором источнике, второй будет способен индуцировать поле в первом. Следовательно, диод для магнитного поля, в котором поле может передаваться только от катушки к катушке в одном направлении, невозможен.

С помощью теоретических расчетов Прат-Кэмпс и его коллеги определили особую ситуацию, когда симметрия, продиктованная принципом обратимости, может быть нарушена. Они обнаружили, что это может быть достигнуто, если две катушки были размещены внутри полого, проводящего цилиндра, вращающегося с постоянной скоростью. Затем команда создала цилиндр со стенками, имеющими U-образную канавку, в которой размещаются катушки, и продемонстрировала его практичность в лаборатории.

«Наше устройство позволяет передавать магнитное поле от первого магнитного элемента. Когда роли поменялись местами, и кто-то пытается передать магнитное поле со второго на первое, магнитное поле не передается, - говорит Прат-Кэмпс. - Когда проводник правильно расположен рядом с магнитными элементами и перемещается с нужной скоростью, связь между ними становится однонаправленной, и реализуется диод для магнитных полей».

Если коммерчески жизнеспособный диод из магнитного поля может быть изготовлен, он может изменить возможности электрических компонентов. Например, возможна беспроводная зарядка, когда энергия течет только в одном направлении. Диод также может быть использован для улучшения устройств, которые в настоящее время используют симметрично связанные магнитные элементы, в том числе электродвигатели, трансформаторы и машины МРТ. Хотя устройство, созданное командой, в настоящее время является громоздким и еще не практичным для использования в бытовых электрических компонентах, исследователи полагают, что его можно значительно улучшить с помощью дальнейших исследований.

Однопроводящая система: иллюстрация диодных катушек, установленных в U-образной канавке в стенке вращающегося цилиндра. Цилиндр вращается вправо, что предотвращает передачу магнитного поля влево

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365