據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)12月27日?qǐng)?bào)道，最近,，日本青山學(xué)院大學(xué)在一項(xiàng)研究中,，首次實(shí)現(xiàn)了用激光操縱磁懸浮石墨烯運(yùn)動(dòng)，通過(guò)改變石墨烯的溫度,，能改變它的懸浮高度,，控制運(yùn)動(dòng)方向并讓它旋轉(zhuǎn)，而且演示了陽(yáng)光也能讓石墨烯旋轉(zhuǎn),。這一成果對(duì)研究光驅(qū)動(dòng)人類(lèi)運(yùn)輸工具有重要意義,，并有望帶來(lái)一種新型光能轉(zhuǎn)換系統(tǒng),。相關(guān)論文發(fā)表在最近出版的《美國(guó)化學(xué)協(xié)會(huì)期刊》上。
磁懸浮已證明對(duì)從火車(chē)到青蛙各種物體都有效,，但至今還沒(méi)有一款磁懸浮的制動(dòng)器,，將外部能量轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。研究人員解釋說(shuō),，產(chǎn)生磁懸浮是由于物體具有反磁性,，會(huì)排斥磁場(chǎng)。所有物質(zhì)都有不同程度的反磁性,，通常情況下反磁性很弱,，無(wú)法讓物體浮起來(lái)。只有當(dāng)物體反磁性的強(qiáng)度超過(guò)其順磁性（被磁場(chǎng)吸引）,，合磁力為斥力且斥力大于重力時(shí),，才可能浮起。而石墨烯就是反磁性最強(qiáng)的材料之一,。
反磁物體的懸浮高度取決于外加磁場(chǎng)和材料本身的反磁性,，懸浮位置則可通過(guò)改變外加磁場(chǎng)來(lái)事先控制。迄今為止,，用外部刺激如溫度,、光、聲音等因素改變材料反磁性,，從而控制磁懸浮物體的運(yùn)動(dòng),，還沒(méi)人能做到。
“該研究最重要的一點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制技術(shù),，首次無(wú)需接觸而推動(dòng)一個(gè)懸浮著的反磁物體,。”論文合著者,、青山學(xué)院大學(xué)教授安倍次郎（音譯）介紹說(shuō),，“由于該技術(shù)簡(jiǎn)單而且基本,，預(yù)計(jì)它能用于日常生活的許多領(lǐng)域,，比如運(yùn)輸系統(tǒng)、娛樂(lè)活動(dòng),、光照制動(dòng)器以及光能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)等,。”
實(shí)驗(yàn)中,，研究人員演示了用激光控制溫度,，使一小片磁盤(pán)狀的石墨烯懸浮在一塊釹鐵硼（NdFeB）永磁鐵的上方。石墨烯的懸空高度會(huì)隨著溫度升高而下降,，反之亦然,。研究人員解釋說(shuō)，改變溫度會(huì)改變石墨烯的磁化率，或它被外加磁場(chǎng)磁化的程度,。在原子尺度,，是激光的光熱效應(yīng)增加了石墨烯中熱激電子的數(shù)量，熱激電子越多,，石墨烯的反磁性就越弱,，從而懸浮的高度就越低。
把激光瞄準(zhǔn)石墨烯盤(pán)片中心可以控制高度,，瞄準(zhǔn)邊緣能讓它運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn),。因?yàn)楦淖儨囟确植紩?huì)改變磁化率分布，使石墨烯在磁場(chǎng)中受到的斥力不均衡,，從而沿著與光束運(yùn)動(dòng)相同的方向運(yùn)動(dòng),。他們?cè)O(shè)計(jì)的旋轉(zhuǎn)裝置放在陽(yáng)光下也會(huì)旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速超過(guò)200轉(zhuǎn)/分鐘,。這對(duì)開(kāi)發(fā)光驅(qū)動(dòng)渦輪非常有用,。
研究人員預(yù)測(cè)，放大這種激光控制磁懸浮運(yùn)動(dòng)的能力,，有望推動(dòng)磁懸浮制動(dòng)器,、光熱太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的發(fā)展，還可用于低成本的環(huán)保發(fā)電系統(tǒng),、新型光驅(qū)運(yùn)輸系統(tǒng)等領(lǐng)域,。
安倍說(shuō)：“目前，我們正計(jì)劃開(kāi)發(fā)一種適合該系統(tǒng)的磁懸浮渦輪葉片,。其中可能會(huì)有摩擦力破壞旋轉(zhuǎn),，因此我們想用一種與MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)）有關(guān)的技術(shù)，開(kāi)發(fā)出高效的光能轉(zhuǎn)換系統(tǒng),。在制動(dòng)器方面,，磁懸浮石墨烯能運(yùn)輸近乎它本身重量的任何物體。如果能成功放大這一系統(tǒng)的話,，用來(lái)開(kāi)發(fā)個(gè)人交通工具就不是夢(mèng),。”
磁懸浮已證明對(duì)從火車(chē)到青蛙各種物體都有效,，但至今還沒(méi)有一款磁懸浮的制動(dòng)器,，將外部能量轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。研究人員解釋說(shuō),，產(chǎn)生磁懸浮是由于物體具有反磁性,，會(huì)排斥磁場(chǎng)。所有物質(zhì)都有不同程度的反磁性,，通常情況下反磁性很弱,，無(wú)法讓物體浮起來(lái)。只有當(dāng)物體反磁性的強(qiáng)度超過(guò)其順磁性（被磁場(chǎng)吸引）,，合磁力為斥力且斥力大于重力時(shí),，才可能浮起。而石墨烯就是反磁性最強(qiáng)的材料之一,。
反磁物體的懸浮高度取決于外加磁場(chǎng)和材料本身的反磁性,，懸浮位置則可通過(guò)改變外加磁場(chǎng)來(lái)事先控制。迄今為止,，用外部刺激如溫度,、光、聲音等因素改變材料反磁性,，從而控制磁懸浮物體的運(yùn)動(dòng),，還沒(méi)人能做到。
“該研究最重要的一點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制技術(shù),，首次無(wú)需接觸而推動(dòng)一個(gè)懸浮著的反磁物體,。”論文合著者,、青山學(xué)院大學(xué)教授安倍次郎（音譯）介紹說(shuō),，“由于該技術(shù)簡(jiǎn)單而且基本,，預(yù)計(jì)它能用于日常生活的許多領(lǐng)域,，比如運(yùn)輸系統(tǒng)、娛樂(lè)活動(dòng),、光照制動(dòng)器以及光能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)等,。”
實(shí)驗(yàn)中,，研究人員演示了用激光控制溫度,，使一小片磁盤(pán)狀的石墨烯懸浮在一塊釹鐵硼（NdFeB）永磁鐵的上方。石墨烯的懸空高度會(huì)隨著溫度升高而下降,，反之亦然,。研究人員解釋說(shuō)，改變溫度會(huì)改變石墨烯的磁化率，或它被外加磁場(chǎng)磁化的程度,。在原子尺度,，是激光的光熱效應(yīng)增加了石墨烯中熱激電子的數(shù)量，熱激電子越多,，石墨烯的反磁性就越弱,，從而懸浮的高度就越低。
把激光瞄準(zhǔn)石墨烯盤(pán)片中心可以控制高度,，瞄準(zhǔn)邊緣能讓它運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn),。因?yàn)楦淖儨囟确植紩?huì)改變磁化率分布，使石墨烯在磁場(chǎng)中受到的斥力不均衡,，從而沿著與光束運(yùn)動(dòng)相同的方向運(yùn)動(dòng),。他們?cè)O(shè)計(jì)的旋轉(zhuǎn)裝置放在陽(yáng)光下也會(huì)旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速超過(guò)200轉(zhuǎn)/分鐘,。這對(duì)開(kāi)發(fā)光驅(qū)動(dòng)渦輪非常有用,。
研究人員預(yù)測(cè)，放大這種激光控制磁懸浮運(yùn)動(dòng)的能力,，有望推動(dòng)磁懸浮制動(dòng)器,、光熱太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的發(fā)展，還可用于低成本的環(huán)保發(fā)電系統(tǒng),、新型光驅(qū)運(yùn)輸系統(tǒng)等領(lǐng)域,。
安倍說(shuō)：“目前，我們正計(jì)劃開(kāi)發(fā)一種適合該系統(tǒng)的磁懸浮渦輪葉片,。其中可能會(huì)有摩擦力破壞旋轉(zhuǎn),，因此我們想用一種與MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)）有關(guān)的技術(shù)，開(kāi)發(fā)出高效的光能轉(zhuǎn)換系統(tǒng),。在制動(dòng)器方面,，磁懸浮石墨烯能運(yùn)輸近乎它本身重量的任何物體。如果能成功放大這一系統(tǒng)的話,，用來(lái)開(kāi)發(fā)個(gè)人交通工具就不是夢(mèng),。”
