Modelo impresso em 3-D do experimento do Dr. Jordi Prat-Camps que foi girado em velocidades muito altas. Crédito:University of Sussex
Uma pesquisa liderada por um cientista da Universidade de Sussex transformou uma lei da física de 156 anos de idade em um desenvolvimento que poderia levar a uma recarga mais eficiente de baterias em carros e telefones celulares.
Dr. Jordi Prat-Camps, um bolsista de pesquisa na Universidade de Sussex, demonstrou pela primeira vez que o acoplamento entre dois elementos magnéticos pode ser extremamente assimétrico. Trabalhando com colegas da Academia Austríaca de Ciências e da Universidade de Innsbruck, A pesquisa do Dr. Prat-Camps rasga o livro de regras da física, mostrando que é possível fazer um ímã se conectar a outro sem que a conexão aconteça na direção oposta.
As descobertas vão contra as crenças estabelecidas de acoplamento magnético, que emergem das quatro equações de Maxwell que remontam aos trabalhos seminais de Michael Faraday e James Clerk Maxwell no século XIX.
Dr. Prat-Camps disse:"Nós criamos o primeiro dispositivo que se comporta como um diodo para campos magnéticos. Os diodos elétricos são tão cruciais que nenhuma das tecnologias eletrônicas existentes, como os microchips, computadores ou telefones celulares seriam possíveis sem eles. Se nosso resultado para campos magnéticos tivesse um milionésimo do mesmo impacto que os desenvolvimentos em diodos elétricos, seria um sucesso de enorme impacto. A criação de tal diodo abre uma série de novas possibilidades para outros cientistas e técnicos explorarem. Graças à nossa descoberta, achamos que pode ser possível melhorar o desempenho das tecnologias de transferência de energia sem fio para melhorar a eficiência de recarga de telefones, laptops e até carros. "
A descoberta do Dr. Prat-Camps baseia-se em pesquisas que ele e colegas realizaram ao longo de vários anos com foco no controle e manipulação de campos magnéticos pelo uso de metamateriais. Recentemente, o Dr. Prat-Camps e seus colaboradores desenvolveram novas ferramentas para controlar o magnetismo, incluindo capas de indetectabilidade magnética, concentradores magnéticos e buracos de minhoca.
Como outros pesquisadores trabalhando com outros tipos de metamateriais exploraram a possibilidade de quebrar a reciprocidade para ondas de luz e som, O Dr. Prat-Camps explorou se o mesmo desafio poderia ser aplicado a campos magnéticos.
Depois de várias tentativas malsucedidas de quebrar a reciprocidade magnética, a equipe decidiu tentar usar um condutor elétrico em movimento. Ao resolver as equações de Maxwell analiticamente, os pesquisadores demonstraram muito rapidamente que não só a reciprocidade poderia ser quebrada, mas que, o acoplamento pode ser feito maximamente assimétrico, onde o acoplamento de A a B seria diferente de zero, mas de B a A seria exatamente zero. Tendo mostrado que o acoplamento unidirecional total era possível teoricamente, a equipe projetou e construiu um experimento de prova de conceito que confirmou suas descobertas.
Dr. Jordi Prat-Camps com o modelo de seu experimento Crédito:University of Sussex
Dr. Prat-Camps disse:"O acoplamento magnético entre ímãs ou circuitos é algo extremamente conhecido. Ele remonta aos trabalhos seminais de Faraday e Maxwell e está profundamente incorporado nas quatro equações de Maxwell que descrevem todos os fenômenos eletromagnéticos. A a grande maioria das tecnologias com as quais confiamos hoje é baseada em acoplamento magnético, incluindo motores, transformadores, antenas de baixa frequência e dispositivos de transferência de energia sem fio. Até onde sabemos, ninguém antes de nós pensou em perguntar se essa simetria poderia ser quebrada e em que medida. "
Os pesquisadores estão esperançosos de que as descobertas possam ter amplas implicações. A tecnologia baseada na transferência de energia sem fio com base magnética inclui a grande maioria dos dispositivos eletrônicos do dia-a-dia, como telefones celulares e laptops.
Os físicos de Innsbruck Oriol Romero-Isart e Gerhard Kirchmair disseram:"Se o acoplamento entre as bobinas é simétrico, alguma parte da energia também pode fluir na direção oposta, o que pode reduzir bastante a eficiência da transferência. Ao usar um diodo magnético para evitar esse fluxo inverso, a eficiência da transferência pode ser bastante melhorada. "
