Nam Châm Đất hiếm Siêu Mạnh

Đầu tiên, bạn hãy chiêm ngưỡng cảnh hai viên nam châm neođim có sức kéo 300 kg va vào nhau với vận tốc 320 km/h sẽ ra cảnh tượng tuyệt vời thế nào! Và nó sẽ trở nên bớt tuyệt vời nếu như bạn có lỡ để quên tay mình giữa hai viên nam châm này.

Những yếu tố cơ bản của nam châm đã được chúng ta (chủ yếu vẫn là các nhà khoa học) nghiên cứu và hiểu rõ từ lâu rồi, bản thân chúng cũng đã góp mặt trong cuộc sống con người vài thế kỷ nay. Thế mà nam châm vẫn là những vật thể vô cùng thú vị, vẫn có khả năng làm con người ngạc nhiên.

Một chút về lịch sử của nó, người La Mã và Trung Quốc cổ đại đã để ý tới những thuộc tính kì lạ trong một số vật chất xung quanh mình, cụ thể đó là những viên đá nam châm (lodestone). Nó là một dạng sắt oxide hình thành nên khi magma núi lửa nguội đi từ từ. Khi phát hiện chúng có đặc tính hút được kim loại hay nhiễm từ sang kim loại sắt, người La Mã và Trung Hoa cổ đại đã sử dụng những viên đá nam châm này để tạo nên những chiếc la bàn nam châm đầu tiên của loài người.

Cũng như kem nhưng dù không nhiều bằng kem, nam châm cũng có nhiều “vị” khác nhau. Ferromagnet là loại nam châm có từ tính chứa những chất như sắt hay kềm, gồm những nguyên tử với những electron không cùng cặp có những vòng quanh thẳng hàng với nhau. Những chất như thế được sử dụng để tạo nên nam châm vĩnh cửu. Loại nam châm nữa là ferrimagnet, trong đó chỉ có một vài vòng xoay electron được xếp thẳng hàng.

Đa số các nguyên tố hóa học đều được cho là có tính thuận từ, có nghĩa là chúng sẽ đều có từ tính của nam châm khi được đặt trong một từ trường. Ta có Paramagnet.

Còn nếu như bạn muốn nâng một vật thể gì lên bằng nam châm, thì diamagnet – nam châm nghịch từ sẽ là sự lựa chọn tối ưu nhất. Những vật chất có tính nghịch từ đều có từ tính khi được đặt trong từ trường, nhưng bản thân chúng cũng sẽ tạo ra một từ trường đối nghịch với từ trường có sẵn, từ đó chúng có thể nâng được vật thể. Tàu từ trường Maglev hoạt động trên nguyên lý nghịch từ này.

Nhưng nam châm không phải chỉ được tạo nên từ sắt hay thậm chí kim loại nói chung. Dù rằng đa số nam châm (như loại ta dùng để đính lên tủ lạnh chẳng hạn) được làm từ sắt, nam châm có thể được tạo nên từ bất kì vật chất nào có những electron không đi thành từng cặp. Từ đó, ta có những nam châm đất hiếm như nam châm neođim (neodymium) được dùng rất nhiều trong đồ điện tử ngày nay, ví dụ như ổ đĩa chẳng hạn.

Ta sẽ đi sâu hơn vào nam châm neođim. Được cấu tạo từ hợp kim của đất hiếm neođim, sắt và bo – kết hợp thành Nd₂Fe₁₄B, nam châm neođim là loại nam châm mạnh nhất ta có thể mua được trên thị trường. Chúng đã thay thế cho nhiều loại nam châm cũ vẫn được sử dụng trong các đồ điện tử hiện đại, những thiết bị cần một loại nam châm vĩnh cửu mạnh mẽ. Nam châm neođim được xếp vào loại nam châm từ Ferromagnet.

Dưới đây, bạn có thể thấy 2 nam châm neođim chỉ có đường kính đáy là 7,2 cm, chiều cao 6 cm, nặng 1,8 kg nhưng có sức hút (và sức đẩy) lên tới 300 kg, một con số cực lớn. Nếu như bạn để tay vào giữa hai viên nam châm này và cho nó hút vào nhau, thì hãy nói lời vĩnh biệt với bàn tay của mình đi. Và với sức đẩy cũng lên tới 300 kg của mình, nó có thể giữ được một người lơ lửng trên không, nếu như anh đứng trên một viên nam châm nữa.

Sẽ cần tới vật nặng 300 kg để có thể khiến hai viên nam châm này chạm được vào nhau.

Vậy thì nam châm mạnh nhất thế giới sẽ như thế nào? Đó là hai nam châm nằm tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Los Alamos tại New Mexico và Đại học Bang Florida, có thể đạt tới sức mạnh lần lượt là 100 Tesla và 45 Tesla. Để so sánh, nam châm được dùng trong thử nghiệm trên có sức mạnh khoảng 1,3 Tesla và nam châm bạn thường thấy ở bãi rác chỉ đạt khoảng 2 Tesla mà thôi.