文/陳根

用磁性材料制作指南針是我國古代四大發(fā)明之一。過去的發(fā)明家和如今的的科學(xué)家們都在巧妙地利用磁體的特質(zhì)來改善生活，從羅盤磁針到磁性數(shù)據(jù)存儲設(shè)備，再到核磁共振成像（MRI）人體掃描儀。

然而，自然界的磁性材料，例如磁鐵礦等，都是固體材料，軟磁性物質(zhì)科學(xué)卻未派上大用場，近日，勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室（Lawrence Berkeley National Laboratory）的科研團(tuán)隊(duì)展示了磁流體液滴的可逆順磁-鐵磁轉(zhuǎn)變，這是通過在水-油界面上組裝的一層磁性納米粒子的干擾而實(shí)現(xiàn)的。

而這些鐵磁性液滴表現(xiàn)出有限的矯頑力和剩磁。它們可以很容易地重新配置成不同的形狀，同時(shí)保留了具有典型南北偶極相互作用的固體鐵磁體的磁性

事實(shí)上，可重構(gòu)磁性材料是已知的，例如磁流體（磁性納米顆粒在載體流體中的分散），但它們是順磁性的，即一旦外部磁場被移除，它們就會失去磁性。磁流體表現(xiàn)出有趣的特性，并已被用作磁性密封件，但由于它們不能保持磁化而被限制了其更廣泛的應(yīng)用。

在研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)了令軟磁性物質(zhì)永久保持磁性的方法。這一發(fā)現(xiàn)的關(guān)鍵在于，位于液滴表面的氧化鐵納米顆粒緊緊挨在一起。十億個(gè)納米顆粒，兩兩間距離僅 8 納米，在液滴周圍形成了一個(gè)固體表面。當(dāng)液滴表面的納米顆粒被磁化后，它們將磁性方向轉(zhuǎn)移到了液滴內(nèi)部的納米顆粒上，于是整個(gè)液滴獲得了永久磁性，和固體磁體一樣。

此外，研究人員還發(fā)現(xiàn)，即使把這種液滴分割到更小、更薄，哪怕分割到頭發(fā)絲粗細(xì)的尺寸，液滴的磁性依然可以保留。

這一研究有助于推動活性物質(zhì)、能量耗散組裝和可編程液態(tài)結(jié)構(gòu)的研發(fā)，并將應(yīng)用于包括癌癥靶向治療的人造細(xì)胞，和可改變形態(tài)適應(yīng)環(huán)境的柔性液體機(jī)器人等眾多領(lǐng)域。該研究結(jié)果于 7 月 19 日發(fā)表在《科學(xué)》（Science）雜志上。