فیزیک دانشگاه شیراز

آزمایش‌ها نشان می‌دهد که یک اختلاف دما می‌تواند منجر به تولید جریانی از امواج اسپینی درون یک عایق پادفرومغناطیس شود.

یک موج اسپینی، شامل نوسان جمعی در جهت‌گیری اسپین‌هاست. همچنان که قبلاً در مورد فرومغناطیس‌ها نشان داده شده است، این امواج توانایی انتقال جریان‌های اسپینی را دارند، بطوری که در این حالت اسپین‌های همسایه با همدیگر جفت شده‌اند. یک بررسی تجربی جدید توانسته است تا به طور گرمایی یک جریان موج اسپینی در یک عایق فرومغناطیس، که اسپین‌های همسایه در جهت‌های مخالف همدیگر جهت گرفته‌اند، تولید کند. این کشف می‌تواند منجر به ارتباطات فوق سریع برمبنای موج اسپینی بشود، چرا که بسامد نوسان اسپینی در پاد فرومغناطیس‌ها، صد بار بزرگتر از نمونه فرومغناطیس است. علاقه به جریان موج اسپینی ناشی از توانایی آنها در حمل اطلاعات از طریق یک سیم عایق است. بر خلاف جریان‌های اسپینی قطبیده، الکترون‌ها در یک جریان موج اسپینی در محل خود ثابت‌اند و با گذر موج تنها اسپین آنها منحرف می‌شود و بنابراین هیچ اتلاف انرژی ناشی از مقاومت الکتریکی وجود ندارد. جریان موج اسپینی در عایق‌های فری و فرومغناطیس مشاهده شده است، که این‌ها کلاس نسبتاً کوچکی از مواد هستند. با پیدا کردن جریان موج اسپینی در عایق‌های پادفرومغناطیس توسط شینچیرو سِکی (Shinichiro Seki) و همکارانش در مرکز تحقیقات مواد نوظهور در ژاپن، حوزه بزرگتری از مواد با ویژگی‌های متفاوت بروی مان گشوده‌ شده است. محققان از اکسید کروم بعنوان عایق پادفرومغناطیس استفاده کردند و یک لایه پلاتین (پارامغناطیس) را در بالای آن قرار دادند. یک میدان مغناطیسی خارجی در جهت افقی، باعث می‌شود تا اسپین‌ الکترون‌ها در اکسید کروم متحول شوند. در مرحله بعد، این تیم، یک گرادیان دمایی اعمال کردند که بر مبنای اثر سیبک منجر به تولید جریان موج اسپینی در فرومغناطیس‌ها می‌شود. برای آزمودن جریان موج اسپینی در نمونه‌شان سِکی و همکاران، الکترودها را روی لایه پلاتین قرار دادند. آنها ولتاژی را ثبت کردن که هم به میدان مغناطیسی و هم به گرادیان دمایی وابسته بود، که یک جریان قطبیده از اسپین‌ها را در لایه پلاتین اعمال می‌کند که این، خود نشأت گرفته از یک جریان موج اسپینی درون ماده پادفرومغناطیس است.

دسته جدیدی از موج صوتی که می تواند به طور چشمگیری رهاشدن به سمت هدف در داروهای استنشاقی و واکسن را بهبود بخشد توسط محققان دانشگاه RMIT  در ملبورن، استرالیا شناخته شده است. امواج حجمی سطح بازتاب کننده SRBWs یک ترکیبی از امواج حجمی و امواج سطحی هستند.  تیم در حال حاضر نشان داده که آنها می توانند توزیع زمانی مورد نیاز برای درمان های استنشاقی را از طریق یک نبولایزر کاهش دهند.

نبولایزر ریزکردن ذرات معلق دارویی و محلول ها به بخار است که می تواند استنشاق شود. آنها داروها را به بیماران مبتلا به بیماری تهدید کننده حیات یا ناتوان کننده ریه مانند سرطان، آسم و تورم بافت مثانه دادند.

در نبولایزر فراصوت، یک تراشه پیزوالکتریک برق را به ارتعاشات فراصوت تبدیل که مایع را تبخیر می کند. این دستگاه دارای پتانسیل قابل توجهی است به این دلیل که آنها ذرات معلق  کوچکی را تولید می کنند که برای رساندن به اعماق ریه مناسب و می تواند مواد درمانی را به ریه برساند، مانند واکسن. اما سودمندی آنها محدود است زیرا آنها بخاراها را با نرخ بسیار آهسته تولید می کنند.

امجد رزک، مسئول این تحقیقات در RMIT توضیح می دهد:

مشکل این است که آنها تکیه بر سطح امواج صوتی (SAWs) ای دارند ، که برای تبخیر مایع سراسر سطح مواد پیزوالکتریک را طی می کند. نرخ نبولاریزه کردن را می توان با افزایش شدت  منجر به افزایش دامنه  بالا برد - اما این باعث می شود که دستگاه ها دیگر عمل نکنند. "یک تراشه با سطح موج صوتی به تنهایی نمی تواند ارتعاشات و گرما را به اندازه کافی بدون از کار افتادن، به طور ثابت حفظ کند. زیرا استرس و حرارت – ناشی از ارتعاشات – در داخل لایه بالایی از تراشه حبس می شود "

برای ایجاد امواج قوی تر، رزک  و همکارانش قدرت امواج حجمی که از امواج سطحی نشت کرده بودند را از طریق مواد پیزوالکتریک مهار کردند. این امواج صوتی که باعث می شود کل لایه به عنوان یک نهاد مستقل ارتعاش کند، که در نبولایزر به طور معمولی فرو نشانده شده ، اما محققان دریافتند که آنها می توانند در ترکیب با  SAWs ایجاد یک موج ترکیبی کنند که می تواند در نبولاریزه کردن  بسیار کارآمد مورد استفاده قرار گیرد.