Magnet Kuantum Baru Mengeluarkan Potensi Elektronik – Beberapa barang terpenting kita sehari-hari, seperti komputer, peralatan medis, stereo, generator, dan banyak lagi, berfungsi karena magnet. Kita tahu apa yang terjadi jika komputer menjadi lebih canggih, namun apa yang mungkin terjadi jika magnet menjadi lebih serbaguna? Bagaimana jika seseorang memiliki kemampuan untuk mengubah properti fisik yang menentukan fungsinya? Inovasi apa yang bisa dikatalisasikan?

Ini adalah pertanyaan yang dieksplorasi oleh ilmuwan peneliti MIT Plasma Science and Fusion Center (PSFC) Hang Chi, Yunbo Ou, Jagadeesh Moodera, dan rekan penulis mereka dalam makalah Nature Communications akses terbuka baru, “Kelengkungan Berry yang dapat diatur regangan dalam kuasi-dua -dimensi telurida kromium.” https://hari88.com/

Memahami besarnya penemuan penulis memerlukan perjalanan singkat ke masa lalu: Pada tahun 1879, seorang mahasiswa pascasarjana berusia 23 tahun bernama Edwin Hall menemukan bahwa ketika dia meletakkan magnet tegak lurus pada potongan logam yang memiliki arus mengalir. Melaluinya, satu sisi strip akan memiliki muatan lebih besar dari sisi lainnya. Untuk menghormati medan magnet, efek Hall terjadi ketika elektron arus ditarik ke tepi logam.

Pada masa Hall, sistem fisika klasik adalah satu-satunya sistem yang ada, dan gaya-gaya seperti gravitasi dan magnet bekerja pada materi dengan cara yang dapat diprediksi dan tidak dapat diubah: Sama seperti menjatuhkan sebuah apel akan mengakibatkan apel tersebut jatuh, sehingga membentuk huruf “T” dengan strip listrik. logam dan magnet menghasilkan efek Hall, titik. Tapi sebenarnya tidak; sekarang kita tahu bahwa mekanika kuantum juga berperan.

Bayangkan fisika klasik sebagai peta Arizona, dan mekanika kuantum sebagai perjalanan mobil melintasi gurun. Peta memberikan tampilan makro dan informasi umum tentang area tersebut, namun tidak dapat mempersiapkan pengemudi untuk semua kejadian acak yang mungkin ditemui, seperti armadillo yang berlari di seberang jalan. Ruang kuantum, seperti perjalanan yang dilakukan pengemudi, diatur oleh serangkaian peraturan lalu lintas setempat yang berbeda. Jadi, meskipun efek Hall diinduksi oleh medan magnet yang diterapkan dalam sistem klasik, dalam kasus kuantum efek Hall dapat terjadi bahkan tanpa medan eksternal, yang pada titik ini menjadi efek Hall yang anomali.

Saat menjelajah alam kuantum, seseorang dibekali dengan pengetahuan tentang apa yang disebut “fase Berry”, yang diambil dari nama fisikawan Inggris Michael Berry. Ini berfungsi sebagai pencatat GPS untuk mobil: Seolah-olah pengemudi telah mencatat seluruh perjalanan mereka dari awal hingga akhir, dan dengan menganalisis riwayat GPS, seseorang dapat merencanakan naik turunnya, atau “kelengkungan” ruang dengan lebih baik. “Kelengkungan Berry” pada lanskap kuantum secara alami dapat menggeser elektron ke satu sisi, menginduksi efek Hall tanpa medan magnet, seperti bukit dan lembah yang menentukan jalur mobil.

Meskipun banyak yang telah mengamati efek Hall yang anomali dalam bahan magnetik, tidak ada yang mampu memanipulasinya dengan meremas dan/atau meregangkan – sampai penulis makalah ini mengembangkan metode untuk menunjukkan perubahan dalam efek Hall yang anomali dan kelengkungan Berry pada magnet yang tidak biasa.

Pertama, mereka mengambil basa setebal setengah milimeter yang terbuat dari aluminium oksida atau strontium titanat, keduanya merupakan kristal, dan menumbuhkan lapisan kromium tellurida, senyawa magnetik, yang sangat tipis di atas basa tersebut. Dengan sendirinya, bahan-bahan ini tidak akan banyak membantu; namun, jika digabungkan, daya tarik film dan antarmuka yang diciptakannya dengan dasar tempat film tersebut ditumbuhkan menyebabkan lapisan-lapisan tersebut meregang atau terjepit.

Untuk memperdalam pemahaman mereka tentang bagaimana bahan-bahan ini bekerja bersama-sama, para peneliti bermitra dengan Sumber Neutron Spallation di Laboratorium Nasional Oak Ridge (ORNL) untuk melakukan eksperimen hamburan neutron – yang pada dasarnya meledakkan bahan tersebut dengan tembakan partikel dan mempelajari apa yang dipantulkan kembali – untuk mempelajarinya.

Informasi tambahan tentang sifat magnetik dan kimia film. Neutron adalah alat yang ideal untuk penelitian ini karena bersifat magnetis tetapi tidak bermuatan listrik. Eksperimen neutron memungkinkan para peneliti untuk membangun profil yang mengungkapkan bagaimana unsur-unsur kimia dan perilaku magnetik berubah pada tingkat yang berbeda ketika mereka menyelidiki materi lebih dalam.…

Mencegah Keruntuhan Magnet Sebelum Terjadi – Aksele Sederhananya, magnet superkonduktor yang kompleks menggerakkan akselerator partikel, yang bermanfaat bagi banyak bidang ilmu pengetahuan, seperti penelitian material, medis, dan fusi. Selain itu, mereka memungkinkan fisika energi tinggi.

Jenis bahan tertentu yang dapat membawa arus listrik besar tanpa hambatan ketika didinginkan pada suhu tertentu disebut superkonduktor. potensial elektron yang menggerakkan medan magnet.Namun jika suhunya terlalu panas – dan yang dimaksud dengan panas hanya beberapa

Jika bahan disusun dalam kumparan, arus yang melewatinya akan menghasilkan medan magnet yang kuat, sehingga secara efektif menyimpan energi derajat di atas -452 Fahrenheit (4,2 Kelvin), atau suhu helium cair – maka daya tahan listriknya akan kembali pulih secara tiba-tiba dan energi medan magnetnya akan hilang dalam sekejap. ledakan panas yang cepat. premium303

Jenis superkonduktor yang lebih baru, yang dikenal sebagai superkonduktor suhu tinggi (HTS), siap untuk mengantarkan revolusi lain dalam sains dan teknologi. Dibandingkan dengan magnet superkonduktor tradisional, superkonduktor ini dapat menghasilkan medan magnet yang lebih tinggi dan beroperasi pada suhu yang lebih mudah dipertahankan.

Pada material HTS baru, peristiwa pemanasan yang tidak diinginkan ini, yang dikenal sebagai “quenches,” sangat merugikan, karena dapat menghancurkan magnet, merusak komponen di sekitarnya, dan menghabiskan sejumlah besar cairan pendingin berharga yang digunakan untuk mendinginkan magnet. Karena sifat-sifatnya yang kuat, magnet-magnet ini menjadi topik penelitian dan pengembangan yang hangat saat ini, namun melindunginya dari peristiwa-peristiwa yang merusak merupakan rintangan besar dalam penerapannya secara luas. Solusi terbaik adalah merancang magnet HTS yang tidak padam terlebih dahulu.

Hal itulah yang sedang dikerjakan oleh para peneliti di Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab).

Strategi yang dikembangkan oleh Maxim Marchevsky dan Soren Prestemon dari Divisi Teknologi Akselerator & Fisika Terapan (ATAP) adalah untuk menentukan kondisi di mana magnet HTS dapat beroperasi dengan aman tanpa risiko kerusakan magnet akibat penumpukan panas mendadak.

“Hal ini mirip dengan merancang pesawat yang memungkinkan pendaratan yang aman jika terjadi kegagalan mesin, dibandingkan merancang pesawat agar dapat bertahan dari kecelakaan,” kata Prestemon, yang merupakan Wakil Direktur Teknologi Divisi ATAP. Studi mereka baru-baru ini diterbitkan dalam jurnal Sains dan Teknologi Superkonduktor.

Karena magnet HTS dapat mentolerir kepadatan arus listrik yang lebih tinggi dan rentang suhu yang lebih luas sambil tetap bertindak sebagai superkonduktor, magnet ini kurang rentan terhadap pendinginan dibandingkan magnet bersuhu rendah. Namun, mendeteksi pendinginan yang akan datang lebih sulit pada magnet HTS karena sifat superkonduktor mati di kantong material yang sangat kecil. Ini berarti bahwa energi magnet yang sangat besar pada kumparan diubah menjadi panas di area kecil, menyebabkan suhu meningkat dengan cepat hingga ekstrem di lokasi tersebut.

Hilangnya superkonduktivitas biasanya disebabkan oleh arus yang melebihi kapasitas superkonduktor, misalnya karena ketidaksempurnaan struktur material, atau peningkatan panas yang disebabkan oleh kegagalan fungsi sistem pendingin atau dampak pada magnet karena pergerakan cepat yang tidak disengaja. partikel dari akselerator atau reaktor fusi. Apa pun yang terjadi, pemadaman yang diakibatkannya lebih sulit untuk dipantau dan mungkin mencapai point of no return (titik tidak bisa kembali) lebih cepat dibandingkan dengan kemampuan sistem mitigasi yang sudah ada untuk diaktifkan.

Untungnya, penelitian dan pengembangan HTS selama beberapa dekade telah mengungkapkan bahwa bahan-bahan ini dapat mentolerir sedikit penumpukan panas tetapi tetap berada dalam mode superkonduktor. Dengan menggunakan pengetahuan ini, Marchevsky dan Prestemon menyadari bahwa mereka dapat menghitung jendela parameter operasional di mana konduktor HTS akan bekerja tanpa pernah lepas kendali hingga padam.

Karena itu, ada banyak cara yang berbeda untuk mengatasi masalah ini.Kita dapat mencari tanda panas di suatu tempat di magnet, dan jika kita mendeteksinya cukup dini, kita dapat mengalirkan arus dengan aman tanpa benar-benar mematikan magnet tersebut,” kata Marchevsky, staf fisikawan di ATAP.…

Penjelasan Mengenai Medan Magnet yang Ada di Bumi – Bumi memiliki keunikan di antara planet-planet dalam Tata Surya kita (Merkurius, Venus, Bumi, dan Mars) karena memiliki medan magnet yang kuat. Bidang tak kasat mata inilah yang menyebabkan jarum kompas menunjuk ke Utara yang telah digunakan oleh para navigator selama berabad-abad dan digunakan oleh burung-burung yang bermigrasi dan beberapa hewan darat untuk menemukan jalan mereka.

Fungsi penting lainnya dari medan magnet bumi adalah melindungi kita dari radiasi berbahaya dari luar angkasa. Dalam posting ini saya akan berbicara tentang apa yang menyebabkan medan magnet bumi dan perlindungan yang diberikannya kepada kita yang harus kita berikan secara artifisial jika umat manusia ingin membangun koloni di planet lain. https://www.premium303.pro/

Medan magnet bumi berperilaku seolah-olah ada magnet batangan raksasa di dalam bumi. Kutub magnet tak terlihat ini, yang ditandai sebagai Nm dan Sm pada diagram di bawah, terletak dekat dengan kutub nyata atau kutub geografis yang ditandai sebagai N dan S. Lihat Catatan 1.

Kekuatan medan magnet diukur dalam tesla, dinamai menurut nama fisikawan, insinyur, dan penemu Serbia-Amerika Nikola Tesla (1856-1943), seperti yang ditunjukkan di bawah ini.Misalnya, magnet batang kecil dengan kekuatan sekitar 0,01 tesla memiliki medan magnet yang cukup kuat sebesar 1 Tesla. Medan magnet Bumi tidak sekuat ini. Nilainya bervariasi antara 30-65 juta tesla – atau disebut sebagai 30-65 mikrotesla – dan lebih kuat di dekat kutub magnet dan lebih lemah di dekat khatulistiwa.

Apa yang menyebabkan medan magnet bumi?

Teori yang diterima secara umum dikenal dengan teori dinamo. Detail teorinya agak rumit. Ringkasnya, dinyatakan bahwa medan magnet bumi dihasilkan oleh pergerakan yang dipicu oleh rotasi bumi yang dikenal sebagai “arus konveksi” di inti luar, yang berbentuk cair dan, karena terbuat dari besi, merupakan penghantar listrik yang baik. Berdasarkan teori ini, agar planet mana pun mempunyai medan magnet, bagian dalamnya harus terdiri dari cairan yang menghantarkan listrik dan harus berputar cukup cepat untuk menghasilkan arus konveksi.

Bagaimana dengan planet dalam lainnya?

Mars tidak memiliki medan magnet karena jauh lebih kecil dari Bumi. Ukurannya yang lebih kecil berarti bahwa sejak planet-planet terbentuk, kira-kira 4,5 miliar tahun yang lalu, bagian dalamnya telah lebih dingin daripada suhu bumi, sedemikian rupa sehingga seluruh bagian dalamnya sebuah medan magnet tidak terbentuk karena benda padat yang kaku tidak menghasilkan arus konveksi.

Selain memiliki inti luar yang cair, Venus memiliki ukuran dan komposisi yang mirip dengan Bumi.

Selain memiliki inti luar yang cair, Venus memiliki ukuran dan komposisi yang mirip dengan Bumi.

Namun Venus tidak memiliki medan magnet karena rotasinya terlalu lambat (dibutuhkan 243 hari untuk sekali rotasi) sehingga menghasilkan arus konveksi di bagian dalamnya.

Planet terdalam Merkurius mempunyai medan magnet yang sangat lemah, sekitar 1% dari kekuatan medan bumi. Hal ini mengejutkan, dan masih belum sepenuhnya dipahami. Diasumsikan bahwa Merkurius tidak memiliki medan magnet karena alasan yang sama seperti Mars – yaitu ukurannya yang kecil berarti bahwa bagian dalam planet telah menjadi sangat dingin sehingga seluruh intinya menjadi padat.

Ditambah lagi, seperti Venus, Merkurius berotasi sangat lambat, sekali setiap 59 hari Bumi, yang berarti meskipun inti terluarnya masih cair, rotasinya akan terlalu lambat untuk menciptakan medan magnet.

Namun, kunjungan wahana antariksa Mariner 10 ke planet ini pada tahun 1974 menunjukkan bahwa asumsi tersebut salah, namun para astronom saat itu maupun saat ini belum dapat mencapai kesimpulan mengapa medan magnet itu ada. Mungkin intinya masih cair, atau mungkin ada semacam magnet permanen yang memadat di dalam inti padat. Saat ini, sulit untuk melihat bagaimana kita bisa menemukan kebenaran…

DOD Ingin Membangun Rantai Pasokan ‘Tambang-ke-Magnet’ – Departemen Pertahanan dalam beberapa bulan terakhir telah mencapai tujuannya dalam mengembangkan rantai pasokan dalam negeri guna memastikan akses berkelanjutan terhadap bahan-bahan tanah jarang yang diperlukan untuk memproduksi magnet permanen yang digunakan dalam sistem senjata penting militer AS.

“Strategi Industri Pertahanan Nasional yang diterbitkan DOD baru-baru ini akan memandu penciptaan ekosistem industri pertahanan yang dimodernisasi,” kata Laura Taylor-Kale, asisten menteri pertahanan untuk kebijakan basis industri. Taylor-Kale memiliki gelar doktor di bidang sains dan teknik manajemen dengan spesialisasi di bidang organisasi, teknologi, dan kewirausahaan dari Fakultas Teknik Universitas Stanford. hari88

“Untuk mencapai tujuan ini, rantai pasokan yang tangguh sangat penting AS tidak bisa lagi bergantung pada komponen-komponen penting di luar negeri yang mengalami kegagalan,” tambah Taylor-Kale.

Magnet permanen tanah jarang tidak hanya merupakan komponen penting dalam berbagai kemampuan pertahanan, termasuk pesawat F-35 Lightning II, kapal selam kelas Virginia dan Columbia, serta kendaraan udara tak berawak, namun juga merupakan bagian penting dari aplikasi komersial di Amerika Serikat. Mereka juga digunakan untuk menghasilkan listrik untuk sistem elektronik di pesawat terbang dan memfokuskan energi gelombang mikro dalam sistem radar.

Sejak tahun 2020, DOD telah memberikan lebih dari $439 juta untuk membangun rantai pasokan unsur tanah jarang dalam negeri. Hal ini mencakup pemisahan dan pemurnian unsur tanah jarang yang ditambang di A.S., serta pengembangan proses hilir di Amerika Serikat yang diperlukan untuk mengubah bahan olahan tersebut menjadi logam dan kemudian magnet.

“Untuk meningkatkan kemampuan di berbagai tahap rantai pasokan logam tanah jarang, investasi strategis yang dilakukan oleh Departemen Pertahanan (DOD) akan menunjukkan kepada modal swasta bahwa ini adalah waktu yang tepat untuk membangun ketahanan tambahan.” kata Danielle Miller, yang bertindak sebagai wakil asisten menteri pertahanan untuk ketahanan basis industri. “Kami berada di jalur yang tepat untuk mencapai tujuan kami yaitu rantai pasokan tambang-ke-magnet yang berkelanjutan dan mampu mendukung semua kebutuhan pertahanan AS pada tahun 2027.”

Selain kapal selam kelas F-35, Virginia dan Columbia, magnet yang dihasilkan dari unsur tanah jarang digunakan dalam sistem seperti rudal Tomahawk, berbagai sistem radar, kendaraan udara tak berawak Predator, dan rangkaian bom pintar Joint Direct Attack Munition. . F-35, misalnya, membutuhkan lebih dari 900 pon unsur tanah jarang. Setiap kapal perusak Arleigh Burke DDG-51 membutuhkan 5.200 pon, dan kapal selam kelas Virginia membutuhkan 9.200 pon.

Unsur tanah jarang juga digunakan dengan cara lain yang tidak melibatkan magnet. Pengukur jarak laser yang dipasang di kendaraan, seperti yang ditemukan pada tank Abrams M1A1/2, menggunakan unsur tanah jarang, seperti halnya alat portabel dan penanda target. Yang juga memanfaatkan unsur tanah jarang adalah; sistem komunikasi serat optik; lensa optik yang dipoles serium; dan transduser sonik yang digunakan dalam sistem sonar kapal selam.

Tabel periodik yang disebut unsur “tanah jarang” mengandung 17 unsur.”. Meskipun DOD membutuhkan hampir semuanya dalam kapasitas tertentu, tiga magnet permanen digunakan untuk menjadikan magnet permanen penting bagi banyak sistem pertahanan.

Ketergantungan AS yang terus-menerus pada sumber-sumber asing untuk produk-produk tanah jarang menimbulkan risiko terhadap keamanan nasional. AS dan sebagian besar dunia bergantung pada Tiongkok untuk banyak unsur tanah jarang.

Melalui Kantor Asisten Menteri Pertahanan untuk Kebijakan Basis Industri, direktorat Program Perluasan Kemampuan Manufaktur dan Investasi telah memulai strategi investasi tanah jarang selama lima tahun untuk membangun kapasitas domestik “tambang-ke-magnet” di semua titik penting di dunia. rantai pasokan tanah jarang. Titik-titik penting tersebut meliputi pengadaan, pemisahan, pemrosesan, metalisasi, paduan, dan pembuatan magnet.

Prinsip utama dari sumber unsur tanah jarang adalah menambang unsur tanah jarang dari dalam tanah. Saat ini di A.S., hanya ada satu tambang tanah jarang yang aktif dan dijual ke pasar komersial.

Pemisahan mencakup serangkaian proses yang menghilangkan unsur tanah jarang yang dapat diekstraksi dari unsur dan senyawa lain dalam batuan mineral. Pertama, komponen tanah jarang dipecahkan dan kemudian diproses secara kimiawi untuk menghasilkan garam tanah jarang atau oksida tanah jarang yang sangat murni. Langkah metalisasi mengubah garam tanah jarang menjadi logam tanah jarang. Tergantung pada aplikasinya, logam-logam tersebut dapat dikombinasikan dengan berbagai elemen paduan untuk menghasilkan berbagai paduan tanah jarang.

Terakhir, magnet tanah jarang biasanya dihasilkan dari paduan yang disinter, atau diikat, menjadi blok magnet dan kemudian dipotong dan dilapisi sesuai spesifikasi.

Semua titik kritis tersebut harus berlokasi di A.S. sehingga Departemen Pertahanan dapat memiliki pasokan bahan tanah jarang dan magnet tanah jarang yang dibutuhkannya secara aman.

Proyek-proyek yang sedang berjalan telah membantu AS membangun kapasitas yang semakin besar dalam pemisahan dan pemrosesan unsur tanah jarang, serta pembuatan magnet.

Di antara perusahaan-perusahaan berbasis di AS yang terlibat dalam inisiatif “tambang-ke-magnet” DOD adalah MP Materials, yang berkantor pusat di Nevada. Dengan dukungan sebesar $45 juta dari penghargaan MCEIP, MP Materials mendirikan satu-satunya fasilitas produksi tambang dan oksida tanah jarang yang terintegrasi di A.S. Perusahaan tersebut diperkirakan akan terus menambah kapasitas untuk produk oksida tambahan hingga tahun 2025, ketika produk tersebut diproyeksikan mencapai skala penuh. produksi.

Saat ini, permintaan dalam negeri dan negara mitra akan bahan tanah jarang melebihi produksi negara mitra mana pun. Untuk membangun ketahanan dalam tahap awal rantai pasokan yang kritis ini, Lynas USA, LLC dianugerahi pendanaan MCEIP senilai $288 juta untuk membangun kemampuan produksi oksida skala komersial domestik kedua pada tahun 2026.

MCEIP juga telah menginvestasikan $10 juta untuk menjajaki pengembangan teknologi ekstraksi dan sumber alternatif mineral tanah jarang dari abu batubara, drainase asam tambang, dan aliran limbah lainnya.

Noveon Magnetics telah mendirikan fasilitas manufaktur magnet tanah jarang di San Marcos, Texas, dengan penghargaan $28,8 juta dari MCEIP. Perusahaan memproduksi magnet berkualitas dari bahan yang diekstraksi atau didaur ulang untuk aplikasi pertahanan dan komersial.

Penghargaan tambahan sebesar $2,3 juta dari MCEIP juga telah membantu TDA Magnetics menunjukkan kemampuan dalam mencari, memproduksi, dan menjual magnet berkualitas ke dalam rantai pasokan DOD.

Terakhir, dengan penghargaan senilai $94,1 juta, E-VAC Magnetics akan membangun kemampuan manufaktur magnet tanah jarang berskala komersial pada tahun 2025. Sebagai bagian dari proyek ini, E-VAC juga akan mengembangkan kapasitas dalam negeri untuk memproduksi logam dan paduan tanah jarang, yang merupakan suatu hal yang sangat penting. simpul rantai pasokan yang menghubungkan pemrosesan tanah jarang tahap awal dengan produksi magnet.

Penghargaan dari Departemen Pertahanan ini diharapkan dapat membantu mengembangkan pasar produksi magnet dalam negeri guna melayani pasar pertahanan dan komersial.

Investasi MCEIP di masa depan diharapkan berfokus pada menutup kesenjangan rantai pasokan yang tersisa dan mendorong integrasi antar tingkatan. DOD mengharapkan dukungannya terhadap kemampuan-kemampuan yang muncul ini akan menarik investasi tambahan pada logam tanah jarang baik dari produsen pertahanan maupun komersial.Dengan investasi tambahan ini, Departemen akan mampu memenuhi permintaan magnet di masa depan tanpa ketergantungan pada luar negeri.…