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科学家们已经找到一种从远处制造和作废磁场的方式:让电流通过一个特殊的电线装置,可以发生一个磁场源像是来自其他地方的磁场。这种错觉有它的现实应用:磁性纳米粒子制成的胶囊包裹着抗癌药物,直接将药物送达人体内深处的肿瘤部位。
在肿瘤部位放置一块磁铁来指导纳米颗粒的前进门路,这几乎是不可能的。然则我们若是可以在人体外,以肿瘤为中央缔造一个磁场,那么我们就可以跳过侵入性历程直接给药。
磁场的强度随着与磁体的距离增添而削弱。以及,1842年证实的恩绍定理以为,在空无一物的空间里不可能发生磁场强度。
“若是你不能在空无一物的空间里发生磁场,那么这也意味着除非目的位置有现实的磁场源,否则你就无法远程缔造磁场,”卖力这项新研究的罗莎·马赫-巴特勒说。巴特勒现在是意大利生物分子纳米手艺中央的一名物理学家。
然则,马特-巴特勒和她的同事们以为,他们或许可以解决这个问题。在一项光学研究中,研究人员使用一种被称为“超质料”(具备天然质料所不具备的性子)的工程质料,来突破光波带来的分辨率限制。受这项光学研究的启发,马特-巴特勒和同事们料想,假设的磁性子料或许也可以让磁场中的不可能变为可能。
他们预想了一种磁导率为负1的质料。质料的磁导率示意该质料在磁场中增添或削弱磁场的能力。当质料的磁导率为负1时,质料内感应的磁化偏向将与初始磁场的偏向恰好相反。
固然,依赖一种并不存在的质料来感应磁场,这种新方式并不是稀奇有用。然则即便不存在这种磁导率为负的设想质料,物理学家依然可以缔造出一种暂且“质料”:使电流通过一组精心设计的电线。由于电流可以发生磁场,反之亦然,这是麦克斯韦电磁方程组的效果。
“最终,我们没有使用任何质料,而是使用一组精心设计的电流,可以将其视为活性超质料,”马赫-巴特勒说。
为了实现远程制造磁场,马赫-巴特勒和她的团队设计了一个中空的圆柱体,圆柱由20根电线围绕一根长长的内部电线组成。电流通过这些电线时,会发生一个磁场,看起来好像那根长长的内部电线位于装备之外似的。事实上,磁场源并非在装备外部,但磁场自己和外部磁场源发生的磁场真假难分。
“我们制造了这种假象,让磁场源看起来像是在远处,”马赫-巴特勒说。
然则这个方式在现实天下中的应用价值仍不晴朗。这个系统的一个怪异之处是,筒状电线和远处磁场之间存在一片磁场异常强的区域。马赫-巴特勒说,这个区域会滋扰研究中的部门应用,但这是否成问题可能取决于研究人员对磁场的应用。
除了给药之外,这个新方式的可能应用还包罗远程作废磁场。在量子盘算领域,这个手艺有助于消除外部磁场发生的“噪音”,这些噪音会滋扰实验丈量。另一个应用或许是改善经颅磁刺激。经颅磁刺激使用磁体刺激大脑中的神经元来治疗抑郁症。远程控制磁场可以改善经颅磁刺激的性,因此医生可以更准确地考察人脑的特定区域。
研究人员接下来希望设计一种电线装置,以便远程发生3D磁场。