Una investigación dirigida por un científico de la Universidad de Sussex ha convertido una ley de la física de 156 años de antigüedad en un desarrollo que podría conducir a una recarga más eficiente de baterías en automóviles y teléfonos móviles.

Dr. Jordi Prat-Camps, investigador de la Universidad de Sussex, ha demostrado por primera vez que el acoplamiento entre dos elementos magnéticos puede hacerse extremadamente asimétrico. Trabajando con colegas de la Academia de Ciencias de Austria y la Universidad de Innsbruck, La investigación del Dr. Prat-Camps rompe el libro de reglas de la física al mostrar que es posible hacer que un imán se conecte a otro sin que la conexión ocurra en la dirección opuesta.

Los hallazgos son contrarios a las creencias establecidas desde hace mucho tiempo sobre el acoplamiento magnético, que surgen de las cuatro ecuaciones de Maxwell que se remontan a las obras seminales de Michael Faraday y James Clerk Maxwell en el siglo XIX.

El Dr. Prat-Camps dijo:"Hemos creado el primer dispositivo que se comporta como un diodo para campos magnéticos. Los diodos eléctricos son tan cruciales que ninguna de las tecnologías electrónicas existentes, como los microchips, las computadoras o los teléfonos móviles serían posibles sin ellos. Si nuestro resultado para campos magnéticos tuviera una millonésima parte del mismo impacto que los desarrollos en diodos eléctricos, sería un éxito de enorme impacto. La creación de un diodo de este tipo abre muchas posibilidades nuevas para que exploren otros científicos y técnicos. Gracias a nuestro descubrimiento, creemos que podría ser posible mejorar el rendimiento de las tecnologías de transferencia de energía inalámbrica para mejorar la eficiencia de la recarga de teléfonos. portátiles e incluso coches ".

El avance del Dr. Prat-Camps se basa en la investigación que él y sus colegas han llevado a cabo durante varios años, centrándose en el control y la manipulación de campos magnéticos mediante el uso de metamateriales. Recientemente, el Dr. Prat-Camps y sus colaboradores han desarrollado nuevas herramientas para controlar el magnetismo, incluidas las capas de indetectabilidad magnética, concentradores magnéticos y agujeros de gusano.

Mientras otros investigadores que trabajaban con otros tipos de metamateriales exploraban la posibilidad de romper la reciprocidad de las ondas de luz y sonido, El Dr. Prat-Camps exploró si el mismo desafío podría aplicarse a los campos magnéticos.

Después de varios intentos fallidos de romper la reciprocidad magnética, el equipo decidió intentar utilizar un conductor eléctrico en movimiento. Resolviendo analíticamente las ecuaciones de Maxwell, Los investigadores demostraron muy rápidamente que no solo se podía romper la reciprocidad, sino que, el acoplamiento podría hacerse máximamente asimétrico, por lo que el acoplamiento de A a B sería diferente de cero pero de B a A sería exactamente cero. Habiendo demostrado que el acoplamiento unidireccional total era posible teóricamente, el equipo diseñó y construyó un experimento de prueba de concepto que confirmó sus hallazgos.

El Dr. Prat-Camps dijo:"El acoplamiento magnético entre imanes o circuitos es algo extremadamente conocido. Se remonta a los trabajos seminales de Faraday y Maxwell y está profundamente incrustado en las cuatro ecuaciones de Maxwell que describen todos los fenómenos electromagnéticos. La gran mayoría de las tecnologías en las que confiamos hoy se basan en acoplamientos magnéticos, incluidos motores, transformadores antenas de baja frecuencia y dispositivos inalámbricos de transferencia de energía. Hasta donde sabemos, nadie antes que nosotros pensó en preguntar si esta simetría podría romperse y hasta qué punto ".

Los investigadores esperan que los hallazgos tengan amplias implicaciones. La tecnología que depende de la transferencia de energía inalámbrica de base magnética incluye la gran mayoría de los dispositivos electrónicos cotidianos, como teléfonos móviles y computadoras portátiles.

Los físicos de Innsbruck Oriol Romero-Isart y Gerhard Kirchmair dijeron:"Si el acoplamiento entre bobinas es simétrico, una parte de la energía también puede fluir en la dirección opuesta, lo que puede reducir en gran medida la eficiencia de la transferencia. Mediante el uso de un diodo magnético para evitar este flujo hacia atrás, la eficiencia de la transferencia podría mejorarse enormemente ".