http://www.physorg.com/news/2012-02-exotic-material-boosts-electromagnetism-safely.html
February 29, 2012
利用特異人造材料，來自 Duke 大學以及 Boston 學院的科學家認為他們能大幅強化電磁（EM）力，大自然的四大基本力之一，而不會傷害生物或損害電氣設備。
這項理論性的發現對磁浮列車這樣的應用有著廣泛的影響。磁浮列車漂浮（ride）在軌道上方約數英寸，不會與之接觸，且以電磁方式推進。
如同這個專有名詞所指，EM 是由二種類型的場構成 -- 電與磁。交流電源會產生電場與磁場，而且它們其中之一增加，通常也會導致另一個增加。可是電場過高時會引發問題。
"對任何在人類尺度下應付事情的 EM 應用來說，為產生強大力量所需要的高強度 EM 場會干擾其他裝置，且對生物組織，包括人類，也許有害，" Yaroslav Urzhumov 表示，Duke Pratt 工程學院的電機與電腦工程助理研究教授。
"如果這些場主要是磁場，此問題的嚴重性會大幅減少，因為幾乎所有的生物材料及大部分的傳統材料對磁場而言都是透明的，" Urzhumov 表示。"雖然我們無法完全抑制電場，但磁致活化超材料（magnetically-active metamaterial）在理論上能減少產生高強度磁場所需要的電力，因此減少了環境中的寄生（parasitic）電場，並使高功率 EM 系統更安全。"
Urzhumov 分析的結果發表在 Physical Review B 期刊線上版，且該團隊的研究由空軍科學研究辦公室支持。
此問題的解決方法來自於最近製造特異複合材料（稱為超材料）的能力。那並非單一物質，而是完全人造的結構，經過設計能展現出在自然中不易發現的特性。端看其使用目的，這些超材料能被製造成大小、形狀與特性沒有限制的陣列。
在磁浮列車的例子中，傳統電磁鐵可由超材料增補，那可以被設計成在相同用電量下，產生強度明顯更高的磁場。
Duke 科學家想出這種超材料的理論性基礎，並由 Boston 學院的同僚（由物理學副教授 Willie Padilla 領導）製造。
"這種超材料應能增加磁力而不用增加電源線圈中的電流，" Urzhumov。"靜磁表面共振（magnetostatic surface resonance，MSR）的現象能允許磁浮系統在相同用電量下，增加被抬昇物體的質量達十倍。"
EM 目前為一堆裝置與應用所用，從次原子的「光學鑷子」（科學家以雷射光束來操縱微小物體）到可能具高度毀滅性的武器。
Urzhumov 在 Duke 的 David R. Smith William Bevan 教授（電機與電腦工程教授、Duke 超材料與整合電漿子學中心主任）的實驗室進行研究。Smith 先前曾證明，類似設計的超材料能當成不同頻率的光或其他波的「遮蔽物（cloak）」。
來自 Boston 學院的 Wenchen Chen 與 Chris Bingham 亦是研究團隊成員。
※ 相關報導：
＊ Magnetic levitation of metamaterial bodies enhanced with magnetostatic surface resonances
http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevB.85.054430
Yaroslav Urzhumov, Wenchen Chen, Chris Bingham,＊ 超材料光學的突破-- 解決吸收損失
Willie Padilla, and David R. Smith.
Phys. Rev. B 85, 054430 (2012) [9 pages]
doi: 10.1103/PhysRevB.85.054430
＊ 磁性、超導性共存的新材料開啟新的可能性
＊ 物理學家發現「磁環效應」
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