奇妙的悬浮平台

新材料悬浮在排列成网格图案的磁体上方。

本报讯 日本冲绳科学技术大学院大学（OIST）的研究人员正在研究的一种悬浮材料，可在没有任何物理接触或机械支撑的情况下保持稳定的悬浮状态。他们在真空中设计了一个使用石墨和磁铁的悬浮平台，这一悬浮平台可不依赖外部电源运行，有助于开发超灵敏的传感器。近日，相关研究结果发表于《应用物理快报》。

当外部磁场施加到“抗磁性”材料上时，这些材料会产生相反方向的磁场，从而产生排斥力。由此，由抗磁性材料制成的物体可悬浮在强磁场上方。

而要实现真正无摩擦、自我维持的悬浮平台，需要解决涡流阻尼和动能方面的问题。为此，研究人员创造了一种源自石墨的新材料。

石墨是碳的结晶体，磁铁对它有强烈的排斥作用。研究人员利用二氧化硅使石墨颗粒“生长”化学涂层，并将涂层粉末与蜡混合，形成了一平方厘米大小的方形薄盘，悬浮在排列成网格图案的磁体上方。这种方法让石墨转化为电绝缘体。这样一来，既能阻止能量损失，又使得材料在真空中悬浮。

在实验装置中，科学家持续监测平台的运动。利用这些信息，他们施加反馈磁力以抑制平台的运动。论文通讯作者、OIST量子机器部门负责人Jason Twamley说：“热量会导致运动，但通过持续监测并向系统提供实时反馈，我们可以减少这种运动。反馈会调整系统的阻尼率，即损失能量的速率，因此，通过主动控制阻尼，我们可以降低系统的动能，有效地让它冷却。”

“在充分冷却的情况下，悬浮平台的灵敏度甚至胜过迄今开发的最灵敏的原子重力仪。不过，要达到这种精度水平，需要严格的工程设计，将平台与振动、磁场和电噪声等外部干扰隔离开。我们正在完善这些部分，以释放这项技术的全部潜力。”Twamley说。

该研究为开发超灵敏传感器以及实现对振荡平台的精确控制提供了可能性。（张晴丹）

相关论文信息：

https://doi.org/10.1063/5.0189219