La ricerca condotta da uno scienziato dell'Università del Sussex ha ribaltato una legge della fisica vecchia di 156 anni in uno sviluppo che potrebbe portare a una ricarica più efficiente delle batterie di auto e telefoni cellulari.

Dott. Jordi Prat-Camps, un ricercatore presso l'Università del Sussex, ha per la prima volta dimostrato che l'accoppiamento tra due elementi magnetici può essere reso estremamente asimmetrico. Lavorando con i colleghi dell'Accademia austriaca delle scienze e dell'Università di Innsbruck, La ricerca del Dr. Prat-Camps fa a pezzi il libro delle regole della fisica mostrando che è possibile far connettere un magnete a un altro senza che la connessione avvenga nella direzione opposta.

I risultati sono contrari alle credenze consolidate sull'accoppiamento magnetico, che emergono dalle quattro equazioni di Maxwell risalenti ai lavori seminali di Michael Faraday e James Clerk Maxwell nel XIX secolo.

Il Dr. Prat-Camps ha dichiarato:"Abbiamo creato il primo dispositivo che si comporta come un diodo per i campi magnetici. I diodi elettrici sono così cruciali che nessuna delle tecnologie elettroniche esistenti come i microchip, computer o telefoni cellulari sarebbero possibili senza di essi. Se il nostro risultato per i campi magnetici avesse un milionesimo dello stesso impatto degli sviluppi nei diodi elettrici, sarebbe un successo di grande impatto. La creazione di un tale diodo apre molte nuove possibilità da esplorare per altri scienziati e tecnici. Grazie alla nostra scoperta pensiamo che potrebbe essere possibile migliorare e le prestazioni delle tecnologie di trasferimento di potenza wireless per migliorare l'efficienza della ricarica dei telefoni, computer portatili e persino automobili".

La svolta del Dr. Prat-Camps si basa sulla ricerca che lui e i suoi colleghi hanno condotto per diversi anni incentrati sul controllo e la manipolazione dei campi magnetici mediante l'uso di metamateriali. Recentemente il Dr. Prat-Camps e i suoi collaboratori hanno sviluppato nuovi strumenti per controllare il magnetismo, inclusi mantelli di non rilevabilità magnetica, concentratori magnetici e wormhole.

Mentre altri ricercatori che lavoravano con altri tipi di metamateriali esploravano la possibilità di rompere la reciprocità per le onde luminose e sonore, Il Dr. Prat-Camps ha esplorato se la stessa sfida potesse essere applicata ai campi magnetici.

Dopo diversi tentativi falliti di rompere la reciprocità magnetica, il team ha deciso di provare a utilizzare un conduttore elettrico in movimento. Risolvendo analiticamente le equazioni di Maxwell, i ricercatori hanno dimostrato molto rapidamente che non solo la reciprocità può essere scomposta ma che, l'accoppiamento potrebbe essere reso massimamente asimmetrico, per cui l'accoppiamento da A a B sarebbe diverso da zero ma da B ad A sarebbe esattamente zero. Avendo dimostrato che l'accoppiamento unidirezionale totale era teoricamente possibile, il team ha progettato e costruito un esperimento di prova del concetto che ha confermato i risultati.

Il Dr. Prat-Camps ha dichiarato:"L'accoppiamento magnetico tra magneti o circuiti è qualcosa di estremamente noto. Risale ai lavori seminali di Faraday e Maxwell ed è profondamente radicato nelle quattro equazioni di Maxwell che descrivono tutti i fenomeni elettromagnetici. Un la stragrande maggioranza delle tecnologie su cui ci affidiamo oggi si basa sull'accoppiamento magnetico, inclusi motori, trasformatori, antenne a bassa frequenza e dispositivi di trasferimento di potenza wireless. Per quanto ne sappiamo, nessuno prima di noi ha pensato di chiedere se questa simmetria potesse essere rotta e fino a che punto."

I ricercatori sperano che i risultati possano avere ampie implicazioni. La tecnologia basata sul trasferimento di potenza wireless basato su magneti include la stragrande maggioranza dei dispositivi elettronici di uso quotidiano come telefoni cellulari e laptop.

I fisici di Innsbruck Oriol Romero-Isart e Gerhard Kirchmair hanno detto:"Se l'accoppiamento tra le bobine è simmetrico, una parte dell'energia può anche fluire nella direzione opposta, il che può ridurre notevolmente l'efficienza del trasferimento. Utilizzando un diodo magnetico per impedire questo flusso all'indietro, l'efficienza del trasferimento potrebbe essere notevolmente migliorata."