Ein Forscherteam der University of Sussex hat einen Durchbruch erzielt, der die Art und Weise verändern kann, wie wir unsere Telefon-, Laptop- und Autobatterien aufladen. Die Studie ergab, dass die Kopplung zwischen zwei magnetischen Elementen asymmetrisch gemacht werden kann, was ein 156 Jahre altes physikalisches Gesetz in Frage stellt. Jordi Prat-Camps sagte: “Wir haben das erste Gerät entwickelt, das sich wie eine Diode für Magnetfelder verhält.” Untersuchungen zeigen, dass es möglich ist, Magnete zu verbinden, ohne dass eine Verbindung in die entgegengesetzte Richtung hergestellt werden muss. Die Studie widerspricht direkt den seit dem 19. Jahrhundert unbestreitbaren Überzeugungen der magnetischen Kopplung, die aus vier Maxwell-Gleichungen hervorgegangen sind, die aus den wegweisenden Arbeiten von Micheal Faraday und James Clerk Maxwell abgeleitet wurden. Die Gleichung beschreibt das gesamte elektromagnetische Phänomen.
Prat-Camps sagte: „Die magnetische Kopplung zwischen Magneten oder Schaltkreisen ist sehr bekannt. Die überwiegende Mehrheit der Technologien, auf die wir uns heute verlassen, basiert auf magnetischer Kopplung, einschließlich Motoren, Transformatoren, Niederfrequenzantennen und drahtlosen Energieübertragungsgeräten. ” Der Forscher glaubt, dass sein Team als erstes darüber nachdenkt, ob diese Regeln manipuliert werden können oder nicht. Er sagte: “Soweit wir wissen, dachte niemand vor uns daran zu fragen, ob und inwieweit diese Symmetrie gebrochen werden könnte.” Forscher, die mit anderen Arten von Metamaterialien arbeiten, untersuchen bereits die Möglichkeit, die Reziprozität von Licht- und Schallwellen zu brechen. Daher beschloss Prat-Camp, die gleiche Option im Bereich der Magnetfelder zu untersuchen.
Erstens waren verschiedene Teambemühungen erfolglos, bis das Team beschloss, einen beweglichen elektrischen Leiter zu verwenden. Sie lösten die Maxwellschen Gleichungen, um zu zeigen, dass sie nicht nur übereinstimmen und brechen können, sondern dass die Kopplung auch asymmetrisch maximal gemacht werden kann. Das Team stellte fest, dass sich die Kopplung von A nach B von Null unterscheidet, von B nach A jedoch genau Null. Das Potenzial der Einwegkopplung wurde theoretisch getestet, und dann fanden die Forscher ein Proof-of-Concept-Experiment, das die Gültigkeit ihrer Ergebnisse bestätigte. Prat-Camps glaubt, dass dieser Durchbruch Türen zu Durchbrüchen öffnen wird, die die Fähigkeiten der drahtlosen Energieübertragungstechnologien für immer verändern und die Ladeeffizienz von Telefonen bis zu Autos verbessern können.
Der Forscher erklärte: “Elektrische Dioden sind so wichtig, dass keine der vorhandenen elektronischen Technologien wie Mikrochips, Computer oder Mobiltelefone ohne sie möglich wäre. Wenn unser Ergebnis für Magnetfelder ein Millionstel der gleichen Wirkung hätte wie die Entwicklung elektrischer Dioden, wäre dies ein beeindruckender Erfolg. ” Prat-Camps konzentriert sich seit mehreren Jahren auf die Manipulation von Magnetfeldern durch den Einsatz von Metamaterialien. Das Team entwickelte neue Werkzeuge zur Steuerung des Magnetismus, die einer Szene aus dem Science-Fiction-Roman ähneln. Andere Erfindungen von Forschern umfassen Schichten magnetischer Nichterkennbarkeit, magnetische Konzentratoren und Wurmlöcher.
