Như chúng ta biết, nam châm luôn ở dạng rắn, nhưng thứ gần nhất chúng ta có với chất lỏng sắt từ là một loại chất lỏng gọi là ferrofluids. Được tạo thành từ các hạt oxit sắt lơ lửng trong chất lỏng, những vật liệu này chỉ có từ tính tạm thời, khi tiếp xúc với các nam châm khác. Nhưng bây giờ, các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Berkeley đã tạo ra chất lỏng sắt từ vĩnh viễn đầu tiên, có thể mở ra con đường mới cho điện tử và robot.

Ferrofluids đã xuất hiện từ những năm 1960, và kể từ đó, chúng xuất hiện trên loa, đồng hồ bắt mắt, bề mặt có thể thay đổi độ dính hoặc trơn trượt theo yêu cầu và có thể sớm được sử dụng để đẩy vệ tinh nhỏ. Nhưng trong tất cả các trường hợp này, chất lỏng chỉ hiển thị từ tính khi một từ trường được áp dụng. Chất lỏng mới của Phòng thí nghiệm Berkeley là chất đầu tiên vĩnh viễn như vậy.

Tác giả nghiên cứu Tom Russell, cho biết: "Chúng tôi đã tạo ra một vật liệu mới có cả chất lỏng và từ tính. Không ai từng quan sát điều này trước đây. Chúng tôi tự hỏi, Nếu một ferrofluid có thể trở thành từ tính tạm thời, chúng ta có thể làm gì để làm cho nó có từ tính vĩnh viễn, và hoạt động như một nam châm rắn nhưng vẫn trông giống như một chất lỏng?” .

Nhóm nghiên cứu bắt đầu bằng cách in 3D các giọt ferrofluid 1mm, mỗi giọt chứa hàng tỷ hạt nano oxit sắt chỉ rộng 20 nanomet. Chúng được treo trong một dung dịch lỏng khác. Khi kiểm tra kỹ hơn, họ phát hiện ra rằng những giọt nước vẫn giữ được hình dạng của chúng vì hạt nano đang tập trung xung quanh các cạnh. Tiếp theo, họ đã truyền một cuộn nam châm qua các giọt nước, làm tăng từ tính của chúng. Nhưng không giống như ferrofluids thông thường, từ tính này vẫn tồn tại ngay cả sau khi cuộn nam châm được gỡ bỏ. Những giọt nước bắt đầu xoáy xung quanh nhau.

Bằng cách nghiên cứu qua trắc từ học của các giọt, nhóm nghiên cứu đã tìm ra lý do. Hạt nano oxit sắt trong mỗi giọt đều phản ứng với từ trường cùng một lúc, và vì rất nhiều hạt bị kẹt lại với nhau trên bề mặt, về cơ bản chúng tạo thành một lớp vỏ từ tính rắn. Những hạt bên ngoài này cũng đang truyền hướng từ tính của chúng lên các hạt nano trong lõi của mỗi giọt.

Với hy vọng về chất lỏng sắt từ, công cụ này vẫn giữ được các đặc tính từ tính của nó ở bất kỳ hình dạng nào. Các nhà nghiên cứu cho thấy họ có thể chia các giọt nước thành những hạt nhỏ hơn, hoặc biến chúng thành hình cầu, hình trụ, bánh kếp, ống và thậm chí là hình dạng bạch tuộc, trong khi vẫn có từ tính. Trên hết, các giọt có thể được điều chỉnh để từ tính của chúng có thể được đóng và mở theo ý muốn. Nhìn chung, các tính chất này có thể làm cho các giọt rất hữu ích trong robot hoặc các thiết bị điện tử. Nhóm nghiên cứu gợi ý rằng chúng có thể được sử dụng để tạo ra các tế bào nhân tạo được in lỏng hoặc robot điều khiển bằng nam châm cung cấp thuốc bên trong cơ thể.

N.T.T (NASATI), theo https://newatlas.com/liquid-magnet-droplets/60663/, 19/7/2019