鐳射成功操縱磁懸浮石墨烯 未來出行「靠光驅動」

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# O) T) Z; @6 n/ B3 o* X( T" n最近，日本青山學院大學在一項研究中，首次實現了用鐳射操縱磁懸浮石墨烯運動，通過改變石墨烯的溫度，能改變它的懸浮高度，控制運動方向並讓它旋轉，而且演示了陽光也能讓石墨烯旋轉。這一成果對研究光驅動人類運輸工具有重要意義，並有望帶來一種新型光能轉換系統，可望開發一種前所未有的運輸工具。
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% k5 K* J; c9 ?( Q4 @. U  w公仔箱論壇研究者稱，如果能成功放大這一系統的話，用來開發個人交通工具就不是夢。相關論文發表在最近出版的《美國化學協會期刊》上。物理學家組織網報道，磁懸浮已證明對從火車到青蛙各種物體都有效，但至今還沒有一款磁懸浮的制動器，將外部能量轉化為動能。
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研究人員解釋，產生磁懸浮是由於物體具有反磁性，會排斥磁場。所有物質都有不同程度的反磁性，通常情況下反磁性很弱，無法讓物體浮起來。只有當物體反磁性的強度超過其順磁性（被磁場吸引），合磁力為斥力且斥力大於重力時，才可能浮起。而石墨烯就是反磁性最強的材料之一。
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. r1 n9 f1 |( W( c1 Z7 u公仔箱論壇反磁物體的懸浮高度取決於外加磁場和材料本身的反磁性，懸浮位置則可通過改變外加磁場來事先控制。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動，還沒人能做到。
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  ], E. _9 v7 ]* L7 K% L「該研究最重要的一點是實現了即時運動控制技術，首次無需接觸而推動一個懸浮著的反磁物體。」論文合著者、青山學院大學教授安倍次郎介紹，「由於該技術簡單而且基本，預計它能用於日常生活的許多領域，比如運輸系統、娛樂活動、光照制動器以及光能轉換系統等。」公仔箱論壇* m9 o  H0 I6 i, t( B$ I

/ r/ A' _2 G$ O$ a6 h! E公仔箱論壇實驗中，研究人員演示了用鐳射控制溫度，使一小片磁片狀的石墨烯懸浮在一塊釹鐵硼永磁鐵的上方。石墨烯的懸空高度會隨著溫度升高而下降，反之亦然。研究人員解釋說，改變溫度會改變石墨烯的磁化率，或它被外加磁場磁化的程度。在原子尺度，是鐳射的光熱效應增加了石墨烯中熱激電子的數量，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。& M& x1 M$ g1 I: a  ~
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把鐳射瞄準石墨烯碟片中心可以控制高度，瞄準邊緣能讓它運動和旋轉。因為改變溫度分布會改變磁化率分布，使石墨烯在磁場中受到的斥力不均衡，從而沿著與光束運動相同的方向運動。他們設計的旋轉裝置放在陽光下也會旋轉，轉速超過200轉/分鐘。這對開發光驅動渦輪非常有用。
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研究人員預測，放大這種鐳射控制磁懸浮運動的能力，有望推動磁懸浮制動器、光熱太陽能轉換系統的發展，還可用於低成本的環保發電系統、新型光碟機運輸系統等領域。安倍次郎說：「目前，我們正計劃開發一種適合該系統的磁懸浮渦輪葉片。# |, t4 x  T" {
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其中可能會有摩擦力破壞旋轉，因此我們想用一種與MEMS（微機電系統）有關的技術，開發出高效的光能轉換系統。在制動器方面，磁懸浮石墨烯能運輸近乎它本身重量的任何物體。如果能成功放大這一系統的話，用來開發個人交通工具就不是夢。」