Исследователи из Harvard University и Xerox PARC (США) изготовили материал, намагниченность которого определяется приложенным к нему электрическим полем. В основу разработки легла технология электронной бумаги под названием Gyricon.
Сначала ученые стандартным методом распыления полиэтилена посредством вращающегося диска (spinning disk atomization) получили двухцветные микросферы. В процессе синтеза частицы были наэлектризованы, т.е. представляли собой электрические диполи. Кроме того, в одну из половинок были помещены ферромагнитные наночастицы.
Далее частицы были диспергированы в полидиметилсилоксане, из которого методом spin-coating была получена пленка толщиной 400 мкм. После обработки маслом (Isopar L) полимерная пленка разбухла, а вокруг каждой полиэтиленовой частицы образовалась полость, наполненная маслом. Таким образом, частицы получили возможность вращаться внутри пленки (рис. 1).
К пленке одновременно приложили параллельные магнитное и электрическое поле, чтобы собственные электрические и магнитные моменты частиц были сонаправленны. После этого при появлении электрического поля полимерная пленка намагничивалась.
Обычно через некоторое время после отключения электрического поля магнитное поле тоже пропадало вследствие диполь-дипольных взаимодействий между частицами. Оказалось, что время релаксации сильно зависит от размеров полостей и природы наполняющей жидкости. Дело в том, что электрическое поле не только поворачивает частицы, но и вдавливает их в стенку полости. Так, в переменном электрическом поле возникает гистерезис, связанный с тем, что для отклеивания частицы от стенки необходимо приложить некоторый потенциал (рис. 3).
По словам авторов, частицы, в которых объединены магнитный и электрический моменты, получены впервые. Такой материал может оказаться интересным для применений в микрофлюидике, МЭМС и гибкой электронике. Работа «Voltage-Controllable Magnetic Composite Based on Multifunctional Polyethylene Microparticles» опубликована в журнале Small.
