de.wedoany.com-Bericht: Ein Forschungsteam der japanischen Universität Kyoto (Kyoto University) hat ein diamagnetisches Schwebematerial auf Graphitbasis entwickelt, das das zentrale Problem löst, dass diamagnetische Substanzen aufgrund ihrer Leitfähigkeit nur schwer stabil schweben können.
Diamagnetisches Schweben ist einer der vielversprechendsten technologischen Wege zur Schwerelosigkeit. Die Hauptforschung basiert auf diamagnetischen Materialien, die von starken Magnetfeldern leicht abgestoßen werden. Wenn die Abstoßungskraft ausreicht, um die Schwerkraft zu überwinden, kann das Objekt in der Luft schweben. Graphit, der Hauptbestandteil von Bleistiftminen, gilt als eines der am besten geeigneten Materialien für diamagnetisches Schweben, doch seine Leitfähigkeit beeinträchtigt den Schwebeffekt. Frühere Studien versuchten, den Stromfluss durch eine Glasbeschichtung zu blockieren, aber die Glasschicht führte zu einer ungeordneten Ausrichtung der Graphitpartikel und schwächte die Tragkraft.
Tomoya Kamide von der Universität Kyoto und seine Kollegen fanden eine Lösung. Die Forscher stellten aus feinem Kohlenstoffpulver eine einkristalline Version von Graphit her, indem sie die Mikrokristalle in eine gleichmäßige Richtung ausrichteten, wodurch der Verlust an Tragkraft beseitigt wurde. Gleichzeitig wurden die Partikel bereits im Anfangsstadium mit Glas umhüllt, um das Leitfähigkeitsproblem zu lösen.
Der Schlüssel zur Ausrichtung der diamagnetischen Partikel in eine einzige Richtung liegt in der Analyse der Beziehung zwischen der Partikelenergie und ihrer Ausrichtung sowie in der Gestaltung eines Magnetfelds mit einem günstigen Energieminimum, das die Partikel in eine bestimmte Richtung lenkt. Die Forscher fügten zunächst durch chemische Synthese eine dünne Glasschicht auf der Oberfläche jedes Graphitpartikels hinzu, mischten die Partikel dann mit viskosem Wasser zu einer Paste und gossen diese in eine Form, die auf einem supraleitenden Magneten platziert wurde. Durch Drehen der Form mit einer bestimmten Geschwindigkeit und unter geeigneten Viskositäts- und Magnetfeldbedingungen wurden die Partikel gleichmäßig ausgerichtet. Nach dem Trocknen der Paste entstand eine harte Platte aus einer graphitbasierten Mischsubstanz, deren Partikel ausgerichtet und elektrisch isoliert waren.
Da die Leitfähigkeit unterdrückt ist, kann die Platte über einen längeren Zeitraum oszillieren, wie ein winziger fliegender Teppich, und stabil über einem Permanentmagneten schweben. Dieses Schweben ist weder auf ein Tieftemperatursystem noch auf eine externe Energiezufuhr angewiesen. Das Forschungsteam plant, diese Technologie für die Kernspinresonanz und die Magnetresonanztomographie einzusetzen. Darüber hinaus entdeckte das Team während der Tests zufällig, dass die schwebende Platte als Erdbebensensor verwendet werden kann. Professor Kazuyuki Takeda erklärte: „Als wir die Bewegung der schwebenden Platte aufzeichneten, erschütterte uns ein echtes Erdbeben. Während sich die Platte auf und ab bewegte, detektierten wir einen gewaltigen Impuls. Dies wurde unbeabsichtigt zu unserem ersten ‚Erdbebendetektions‘-Ereignis.“
