Однородные магнитные поля на относительно большом пространстве создают посредством упорядоченного расположения постоянных магнитов. Примером такой конструкции может быть так называемая решетка Хальбаха. Однако этот подход основан на идеализированном предположении, что очень длинные — в идеале бесконечно длинные — магниты (линейные диполи) можно расположить по кругу, чтобы в центре возникло однородное магнитное поле. На практике, с магнитами конечной длины идеального состояния не достичь: напряженность поля внутри круга в значительной степени варьируется в зависимости от положения магнита. Таким образом, классическая геометрия Хальбаха не подходит для компактных, практически реализуемых магнитных схем, когда целью является достижение максимально сильного и/или максимально однородного магнитного поля.
Метод, который разработали и экспериментально подтвердили ученые из Университета Байройта и и Университета Иоганна Гутенберга, описывает оптимальное трехмерное расположение чрезвычайно компактных магнитов с добавлением точечных диполей. Они изучили несколько вариантов оптимальных геометрических конфигураций магнитов с интересными свойствами, сообщает Science Daily.
Теоретические формулы, которые физики разработали для новых конфигураций, они затем подтвердили экспериментально. Для этого они собрали массивы магнитов из 16 кубоидов FeNdB, стоящих на напечатанных опорах. Полученные магнитные поля они измерили и сравнили с теоретическими предсказаниями и убедились, что значения совпадают.
С точки зрения как напряженности магнитного поля, так и однородности новые конфигурации явно превосходят классическую конфигурацию Хальбаха, а также ее модификации, описанные в литературе.
Новая конструкция обладает большим потенциалом для устройств, требующих сильных и однородных магнитных полей. Например, в магнитно-резонансной томографии используются мощные сверхпроводящие магниты, технически сложные и чрезвычайно дорогие. Из-за этого аппараты МРТ остаются недоступными там, где в них есть потребность, но нет значительных денег на их покупку. Альтернативные способы создания однородных магнитных полей могли бы изменить ситуацию к лучшему. Другие потенциальные области применения — ускорители частиц и системы магнитной левитации.
Традиционные процессы производства постоянных магнитов зависят от тяжелых редкоземельных элементов, которые добывают исключительно в Китае. Чтобы преодолеть зависимость от экспорта, южнокорейские ученые-материаловеды разработали инновационный процесс производства высокопроизводительных постоянных магнитов с использованием только легких редкоземельных элементов.
