yalnızca, bir mıknatısın davranışının manyetik potansiyel denilen, potansi­yel enerjiye (depolanan enerji) çok benzeyen bir kavram yardımıyla açıkla­nabileceği. Engebeli bir yüzey üzerin­de bulunan bir bilyeyi düşünelim. Bil­ye, potansiyel enerjisinin en hızlı azal­dığı yöne doğru yuvarlanacak ve po­tansiyelin minimum olduğu yerde üze­rine etkiyen kuvvet sıfır olacaktır. Bu­nun gibi, havaya yükseltilen bir mıkna­tıs da, manyetik potansiyelin minimum olduğu bir noktaya getirildiğinde hava­da dengeli bir şekilde asılı durabilir. Fakat Maxwell denklemleri bize, uza­yın bir noktasındaki potansiyelin, bu noktayı kuşatan noktaların potansiyel­lerinin bir ortalaması olması gerektiği­ni söyler. Bu nedenle manyetik potan-siyel, boş uzayda hiçbir yerde bir mini­muma ulaşamaz; Daima bazı yakın noktaların manyetik enerjisi daha dü­şükken, bazılarınınki daha yüksek ola­caktır. Earnshaw Teoremi'nin açık anla­mıyla karşı karşıya gelen araştırmacı­lar, cisimleri havaya kaldırmak için başka yollar aradılar. En yaygın taktik, zamanla değişen alanlar kullanmak;		bu alanlara Earnshaw Teoremi uygula­namıyor, örneğin, aktif geribildirimle kaldırma yönteminde, havaya yükseltil­miş cismin konumunu Ölçmek için sen-sörler kullanılır; bunların yardımıyla, cismi havada tutmayı sağlayacak man­yetik alan tam olarak ayarlanır. Bu yöntem deneysel "maglev" trenlerinde ve aktif manyetik yataklarda onlarca yıldır kullanılmakta. İşe yarar olmaları­na karşın bu sistemlerin büyük deza­vantajları var: Enerji tüketirler ve gö­rece karmaşık yapıdadırlar; yani, paha­lı olup hatalı çalışmaya eğilimlidirler. Fakat, mıknatısları daha sorunsuzca yükseltmek İçin bir yol daha var: Fark­lı türde manyetik maddeler kullanmak. Doğru Malzeme Üç çeşit manyetik madde vardır: fer-romanyetik, paramanyetik ve diaman­yetik. Demir gibi ferromanyetik mad­deler sıklıkla kalıcı olarak mıknatısla­nabilir; böylece, buzdolabı kapısı gibi yüzeylere yapışıp kalırlar. Kara mika [biotite] minerali gibi paramanyetik maddeler, yalnızca bir dış manyetik alana maruz bırakıldıklarında mıkna-
		1930'lardan beri bilinen, manyetik alan yardımıyla cisimleri havada tutma tekniği, bugünlerde uygulama alanı bulmaya başladı Mıknatısların bir diğerine dokunma­dan karşılıklı kuvvet uygulamaları bir­çok çocuğun, hatta yetişkinlerin İlgisini çeken bir durum. Buradan bir adım da­ha atıp, bir mıknatısın uyguladığı kuv­vetin diğer bir mıknatısı, yerçekimine karşın havada asılı tutup tutmayacağı da merak edilebilir. Ne yazık ki bu so­runun yanıtı "hayır". Bir mıknatısı ha­vada asılı tutacak düzenek henüz geliş­tirilemedi. Manyetik alanı ayarlayarak bîr mıknatısın yerçekimini dengeleyip havada belli bir konumda asılı kalması sağlanabilir; ancak en küçük bir dış et­ki mıknatısın dengesini bozarak düş­mesine yol açar. Sistemin doğasından kaynaklanan bu denge eksikliği, 1842'de ortaya atılan ve Earnshaw Te­oremi olarak bilinen bir fizik yasasıyla açıklanır. Bu teorem, elektrik ve man­yetizma için geliştirilmiş Maxwell denk­lemlerinin doğrudan bir sonucudur. Earnshaw Teoremi'ni anlamak için Maxwell denklemlerinde ustalaşmış ol­manız gerekmez. Bilinmesi gereken
				BİLİM VE TEKNİK 86 Ekim 2004

tıslanır. Her zaman, kalıcı mıknatıslara doğru çekilirler ve bu nedenle dengeli ve pasif yükselme işine yaramazlar. Diamanyetik maddelerse farklı bir şe­kilde davranırlar. Bunlar kalıcı mıkna­tısları iterler ve bu yolla bavada kalma İşini oldukça kolaylaştırırlar. Basit bir atom modeli, diamanyetik maddelerin niçin böyle davrandığım açıklamaya yardım eder. Bir diamanye­tik maddenin atom çekirdeklerinin biri­nin yörüngesinde dolanan bir elektro­nu düşünelim. Elektron, yüklü bir par­çacık olduğundan, yörüngede dolan­masının sonucunda, akım taşıyan kü­çük bir tel halkanınki gibi bir manyetik alan yaratır. Dışarıdan uygulanmış bir manyetik alan yoksa, bu elektron ve ona komşu elektronlar, sonuçta birbiri­ni yok edecek olan rasgele yönde man­yetik alanlar yaratırlar; böylece, madde­nin yarattığı toplam manyetik alan sıfır olur. Ama bu maddeye dıştan bir man­yetik alan uygulanırsa (örneğin, kalıcı bir mıknatıs yaklaştırılırsa) bu elek­tronlar, kendi yörüngelerinde dolanma­larından kaynaklanan manyetik alanın değişmesini engellemek için hızlanır veya yavaşlarlar. (Bu, elektrik ve man­yetizmada Lenz Yasası olarak bilinen kuralın atomik ölçekteki türüdür.) So­nuçta, itici bir kuvvete neden olan ve uygulanan alana karşı koyan bir mık­natıslanma yaratılır. Bu kuvvetten yararlanılarak kalıcı mıknatıslar, sabit diamanyetik madde­ler üzerinde yükseltilebilir. Ya da bu­nun tersine, diamanyetik maddeler bir veya daha çok sayıda sabit mıknatısın üzerinde havada tutulabilir. Böyle bir gösteriyi ilk kez Alman fizikçi Werner Braunbeck, 1939'da gerçekleştirdi. Sa-bit bir elektromıknatıs kullanarak kuv­vetli diamanyetik özellikleri olan mad­delerin (bizmut, grafit) havada asılı kalmasını sağladı. Diamanyetik yükselmenin son yıl­larda bilinen diğer bir biçimi de, küçük kalıcı mıknatısların süperiletkenlerin üzerinde dengeli bir şekilde havada kalması: Süperiletkenler yalnızca mü­kemmel bir iletkenliğe sahip değil, ay­nı zamanda yüksek derecede diaman-yetiktir. Havaya yükselmenin bu biçimi, na­sıl olur da Earnshaw Teoremi'ni çiğne­mez? Bu sorunun yanıtı, Teorem'in yalnızca statik manyetik alanlara uygu­lanabilmesinde yatıyor. Bu tür diaman-

Kasenin dibinde duran bilye örneğindeki gibi, sistemin potansiyel enerjisinin yerel bir minimumunda, manye­tik yükselme kararlıdır (soldaki resim). Fakat, 19. yüzyılda elde edilen Maxwell denklemlerinin bir sonucu olan Earnshaw Teoremi'ne göre, manyetik potansiyeli, boş uzayda bir noktada minimum yapacak sabit bir manyetik alan yaratmak mümkün değildir; yapılacak en iyi şey, semer biçiminde bir potansiyel elde etmek (sağdaki resim). Bundan dolayı, durgun bir mıknatısın, havada kararlı olarak asılı kalmayı sağlayamayacağı uzun zamandır biliniyor. Fakat, birçok fizikçi ve mühendisin pek yakınlarda farkına vardığı gibi, diamanyetiz-ma, cismi havaya kaldıran manyetik alanı dinamik olarak değiştirmek için basit bir mekanizma sağlar; böyle­ce, Earnshaw Teoremi'nin sınırlamalarıyla baş etmek için bir yol sunar.

ler, yeterince şiddetli bir manyetik alan kullanılarak havaya kaldırılabilir. Manchester Üniversitesi'nden bir fizik­çi Andre Geim ve çalışma arkadaşları, son yıllarda bu gerçekten yararlanarak İlginç bir deney yaptılar. Güçlü bir sü-periletken mıknatıs kullanarak, arala­rında canlı bir kurbağanın da bulundu­ğu çeşitli cisimleri havada asılı tuttu­lar. Dengeleme Eylemi Diamanyetik yükselmenin kararlı olabildiği gerçeği, bunun her zaman böyle olacağı anlamına gelmez. Bunun için uygun bir tasarım şart. Diamanye­tik maddeleri havada tutmada temel fi­kir, cismi yerçekimine karşı destekle­yecek bir geometri hazırlamak ve aynı zamanda kararlılığı sağlamaktır. Basit bir yaklaşım, İki benzer man­yetik kutbu, belli bir uzaklıkta karşı karşıya duracak şekilde düzenlemek. Böylece iki manyetik kutbun yarattığı manyetik alanlar, aralarındaki uzaklı­ğın orta noktasında tam olarak birbiri­ni yok eder. Bu noktada duran küçük bir diamanyetik cismin manyetik ener­jisi sıfırdır. Enerjinin minimum olduğu bu noktadan herhangi bir sapma, cis­min manyetik enerjisini artırır. Bu ya­pıyı kavramsal düzeyde anlamak kolay olsa da, pratiğe geçirmek biraz zor. Anizotropik diamanyetik bir madde­nin (diamanyetiklik derecesi uygulanan alanın yönüne bağlı olan madde) hava­da kalması için de başka geometriler kullanılır. Böyle bir madde olan piroli-tik grafit, yüksek sıcaklıktaki bir gazın ayrışmasıyla ortaya çıkan karbon atom­larını katı bir alt tabaka üzerine birikti-

yetik yükselmelerde, havada asılı mık­natısların hareketi, kendilerini kaldı­ran alanı değiştirir. Örneğin, havada yüzen bir mıknatıs aşağı doğru itilirse bu, aşağıdaki diamanyetik maddenin daha güçlü bir manyetik alan yaratma­sına yol açar ve böylece mıknatıs tek­rar yukarı kaldırılır. Aynı şekilde, hava­da asılı duran mıknatıs bir dış etkiyle birazcık yukarı kalkarsa, mıknatısı ha­vada tutan manyetik alan azalır ve yü­künü aşağı çeker. Bir bakıma, diaman­yetik madde, aktif geribildirimle yük­selme sisteminde sensörlerin ve elek­tronik kontrol donanımlarının yaptığı­nı otomatik olarak başarır. Böyle olağanüstü diamanyetik mad­delerin egzotik bir bileşimlerinin olma­sı gerektiği veya üretilmelerinin çok zor olduğu düşünülebilir, öyle değil mi? Hiç de öyle değil. Diamanyetik maddeler her yerdeler. Aslında, temel anlamda maddelerin tümü diamanye-tiktir, ama ferromanyetik ve paraman-yetik cisimlerde bu evrensel özellik da­ha güçlü manyetik etkiler tarafından maskelenir. Su, plastiklerin ve camla­rın çoğu, birçok seramik ve metal dia-manyetiktir. Bizmut, güçlü bir diaman-yetiktir ve karbonun pirolitik grafit olarak bilinen bir türü, oda sıcaklığın­da hepsinden daha yüksek bir diaman-yetiklik gösterir. Bunun nedeni, elek­tronlarının bazılarının, normal yörün­gelerden daha büyük yörüngelerde do­lanması ve bu yüzden, diamanyetizma sayesinde ürettikleri manyetik alanın, diğer maddelerde üretilen alanlardan güçlü olması. Kuvvetli diamanyetik maddeleri ha­vaya kaldırmak diğerlerine göre daha kolay olsa da, tüm diamanyetik madde-

Ekim 2004 87 BİLİM ve TEKNİK

rinin henüz ticari olarak kullanılma­mış olması (akademik ve endüstriyel laboratuvarlarda tasarlanan kullanışlı sensörler ve sürtünmesiz taşıma sis­temlerini de içeren çeşitli fırsatlar sun­masına karşın). Diamanyetik yükselmenin 1939'da ilk kez gösterilişinden, bu ilkeye daya­nan kullanışlı aygıtların geliştirildiği tarihe kadar niçin bu kadar çok zaman geçti? Temel neden, diamanyetik yük­selmeyi günümüzde hayli kolaylaştır­mış olan güçlü neodimyum-demir mık­natısların ancak 1980'lerde keşfedil­miş olması ve 1990'lara kadar da yay­

gın olarak bulunamaması. Bir bakıma diamanyetik yükselme zamanından ön­ce keşfedildi. Bu konuyla yazar ilk kez 1980'de, doktora çalışmaları sırasında, nasıl çok küçük robot manipülatörler tasarlana­bileceğini anlamaya çalışırken tanıştı. Eğer bu manipülatörler, küçük ölçek­lerde, yüksek bir duyarlık derecesiyle kontrol edilebilirse, yoğun bir sistem, modern bir üretim biriminin tüm meka­nik karmaşıklığı ve titiz işleyişiyle bir araya getirilebilirdi. Böyle bir "mikro-fabrika" örneğin, küçük boyutlu bile­şenlerin seri üretimlerinin çok düşük maliyetlerle yapılması için, bileşiklerin analizi ve İlaç testleri İçin kullanılabilir. Mühendislik açısından böyle bir giri­şimin önündeki engeller şüphesiz çok

Diamanyetizma ve paramanyetizma terimleri, çeşitli cisimlerin manyetik alan altındaki davranışından türemiş­tir. Dönmekte serbest olan bir paramanyetik cisim (sarı) kendisini kuşatan manyetik alan boyunca yönelirken, aynı biçimli bir diamanyetik cisim (kırmızı) alana dik olacak şekilde yönelir.

rerek oluşturulur. Yatay bir pirolitik grafit levha, düşey doğrultudaki alan­lar tarafından kuvvetli bir şekilde itilir­ken, levha düzlemiyle aynı doğrultuda­ki alanlardan çok az etkilenir. Bu ne­denle, örneğin yassı bir grafit halka, or­tak merkezli iki manyetik halkanın, ek­lem yerinin üzerinde (alanın yatay ol­duğu yer) kolayca havaya kaldırılır. İl­ginç bir şekilde böyle bir grafit halka, havada yüzerken dönmekte serbesttir. Aslında, çok hafif olduğu İçin grafit halkayı birkaç kalıcı mıknatıs kullana­rak havaya yükseltmek oldukça kolay. Fakat, kalıcı mıknatıs kullanarak yine kalıcı mıknatısları havaya yükseltme­nin şaşırtıcı bir şekilde zor olduğu gö­rüldü. Çünkü bu mıknatıslar çok ağır­dır. Bunu, birim kütle başına alan şid­detini artırmak İçin bir dizi küçük mık­natıs kullanarak 1992'de İlk kez ger­çekleştiren bu makalenin yazarıydı. Bir mıknatısı havaya yükseltmek için diğer bir yol da, gerekli olan kal­dırma gücünü sağlayacak sabit bir baş­ka mıknatıs kullanmak. Earnshaw Te-oremi'ne göre, sabit mıknatısın hava-dakini kararsız bir hale getireceği kuş­kusuz. Fakat, bizmut veya grafit gibi kuvvetli diamanyetik maddelerin, ha­vada yüzen mıknatısın yakınına yerleş­tirildiklerinde, havada asılı kalmayı ka­rarlı bir hale getirdikleri en azından 1950'lerden beri bilinmekte. Uygun bir dengelemeyle, plastik ve silikon gi­bi zayıf diamanyetik maddeler de kul­lanılabilir. Geim ve arkadaşları bu ya­kınlarda, cismi havaya kaldırmak için süperiletken bir mıknatıs, kararlı hale getirmek için de bir çift insan parmağı

kullanarak ilginç bir deney gerçekleş­tirdiler. İnsan parmakları su içerdiği için diamanyetiktir. Havaya Yükselmenin Sihri Diamanyetik yükselme, uzun yıllar­dır üzerinde çalışılan çarpıcı bir fizik­sel olay. Fakat şaşırtacak kadar az ki­şi, hatta bilim adamı ve mühendis bu konudan haberdar. Bunun bir nedeni, bilimsel İcat olarak satılan birkaç düze­nek dışında, diamanyetik yükselme fik-

Diamanyetizma, Lenz Yasası'nın atomik ölçekteki bir versiyonundan doğar. Lenz Yasası, iletken bir tel halkanın (sol üst) içinden geçen manyetik akının değişmesinin telde, bu değişime karşı koyacak bir manyetik alana (sağ üst) yol açan bir akım yaratacağını söyler. Diamanyetik maddedeki bir atomun yörüngesinde bulunan bir elektron, bir bakıma, akım taşıyan tel halka gibidir; üzerine etkiyen manyetik alana karşı koyacak şekilde hızlanır veya yavaşlar (alttaki resimler). Diamanyetik bir cisimde yaratılan bir manyetik etki, kendini her zaman itici bir kuvvet olarak gösterir.

BİLİM ve TEKNİK 88 Ekim 2004

bir kütleyi kullanarak dönmeyi ölçer. Benzer şekilde ivme ölçerler, tipik ola­rak bir yay veya esnek bir kolun destek­lediği deneme kütlesi kullanırlar (mü­hendislikte her ikisi de "yatak" anlamı­na gelir). Yine bunun gibi küleçekim öl­çerler, kütleçekimini ölçmek için yaya bağlı bir deneme kütlesi kullanırlar. Her durumda yatağın yapısının, aygıtın hassasiyeti, doğru ölçüm yapması, fre­kans aralığı, dayanıklılığı ve maliyeti ba­kımından kritik bîr önemi vardır. Temiz Ortamların Yaratılması Diamanyetik yükselme, kendine ti­cari sensörlerde uygulama alanı bulma­dan önce bile endüstriyel "temiz oda­larda yararlı olabileceğini gösterdi. Diamanyetik yükselmeden yararlanıl­masının avantajı, havaya kaldırılmış ya­takların aşınmaktan kurtulması ve yağ­lanmasına gerek kalmaması; böylece, elektronik parçaların üretimi veya ilaç hazırlanması gibi hassas üretim süreç­lerine zarar veren atık parçacıklar üre­tilmemiş oluyor. Aktif geribildirimle manyetik yükselme ve basınçlı gaz ya­takları, böyle ortamlarda son zamanlar­da kullanılmakta. Fakat bu sistemlerin bazı sakıncaları var. örneğin, aktif geri­bildirimle manyetik yükselme sistemin­de bir güç kaynağı veya sensörün hata yapması hareketli platformun, üzerin­de durduğu raya çarpmasına ve parça­cıkları havaya saçarak düzeneğin kir­lenmesine yol açabilir. Gaz yatakları-nınsa, vakum gerektiren ortamlarda kullanılamayacağı açık. Diamanyetik yükselme, bu sorunlardan kaçınmayı sağlar. Birkaç yıl önce yazar ve çalışma ar-

Çeşitli şekillerde kesilmiş pirolitik grafit parçalar ilginç bir şekilde havada duruyor. Bu resimdeki düzenekte, kalıcı bir mıknatısın üzerinde asılı 120 cisim var. Aktif geribildirimi kullanarak aynı cisimleri havaya kaldıra­cak ve dışardan verilen güçle çalışacak bir aygıt, tasarım ve üretim açısından önemli bir mühendislik girişimi olurdu. Buradaki basit, pasif diamanyetik yükselme sistemiyse bu işi daha kolay yapar.

runu incelemeye yöneltti. Örneğin dö­nen motorlar, tipik olarak kayma sür-tünmesiyle bir mil üzerinde döner. Bu durum aşınmaya yol açar ve motorların kontrolünü güçleştirir. Bazı mühendis­ler, aktif yükselmeyi kullanarak böyle bir aygıt yapmaya kalkıştılar ve farklı derecelerde başarılı oldular. Yazar da, diamanyetik yatakların ne kadar etkili olacağını incelemek için birkaç yıl ön­ce, elektromanyetik olarak havaya kal­dırılan bir dizi mıknatıs kullanarak 1 mm eninde bir mikromotor yaptı. Bu motorun havada, dakikada 21.000 dö­nüş yapması sağlanabildi. Bu başarı ve diğer araştırmacıların benzer çalışmaları, özellikle sensörler-de kullanılan "deneme kütleleri"nin [proof mass] desteklerinde kullanılanlar olmak üzere, mikromakinelerin yatakla­rını yıpratan birçok sorunu, diamanye­tik yükselmenin çözebileceğini ortaya koyuyor. Bu tip uygulamaların sayısı çok. Örneğin mekanik jiroskop, bir ya­tağın desteklediği dönen ya da titreşen

büyük. Bu konuda en büyük sorun, santimetre boyutundaki robotları ken­di başına çalışır hale getirmenin hayli zor olması; çünkü, güç, kontrol ve yön belirleme sistemlerini de üstlerinde ta­şımaları gerekiyor. Yazar, bu güçlüğün üstesinden gelmenin en iyi yolunun, güç ve kontrol sistemlerini başka bir yere koyup robot manipülatörlere dışa­rıdaki bir kaynaktan manyetik veya elektrostatik bir kuvvet uygulamak ol­duğunun farkına vardı. Mikrorobotla-rın çevrede dolaşmalarını ne tür bir ya­tağın sağlayacağınıysa hâlâ bulamamış­tı. Eski teknikler bir işe yaramazdı: Kaygan yüzeyler kullanıldığında sür­tünme ve aşınma sorunu vardı; çok kü­çük tekerlerinse üretimi ve monte edil­mesi güçtü. Robotları havada asılı tutmak doğal bir çözüm olarak göründü. Fakat, 1000 tane mikrorobotu havaya kaldır­manın güçlüğünü bir düşünün, hele de bunların etkileşimli olması isteni­yorsa... Bir sensörün veya kontrol dev­resinin hatalı çalışması tüm sistemi çö­kertebilir. Bu yüzden yazarınız dia­manyetik yükselme üzerine çalışmaya başladı. Çünkü, gerçekten yüzde yüz güvenilir ve otomatik olan bu yol, ta­sarlanan etkileşimli mikrorobotları mümkün hale getirebilirdi. Yeni Bir Dönme Bu mikrofabrika hiçbir zaman yapıl­masa da, böyle bir fabrika için gerekli olan minik robotlar üzerine kafa yor­mak, mikromakineler için nasıl bir ya­tak sağlanacağı gibi daha temel bir so-

Şekil 6. Pirolitik grafitin (gri) havada durması, tipik olarak, uygun bir şekilde düzenlenmiş neodimyum-demir mıknatıslarla (bej) sağlanır. 1980'lerde geliştirilen bu mıknatıslar, 1990'lardan bu yana kolaylıkla bulunabiliyor (soldaki resim). Tersini yapıp, mıknatısları havaya kaldırmak zor; çünkü neodimyum-demir alaşımı, grafitten daha yoğun. Bu makalenin yazarı, 1992'de, mıknatısları kaldırmak için bir yol buldu: Dört neodimyum-demir mıknatıs ve havaya kaldırılmış bu mıknatısları ortada tutacak pek yüksek olmayan bir grafit taban kullandı (sağdaki resim).

2004 89 BİLİMveTEKNİK

madde X bizmut -280 kalay -37 sofra tuzu -30 altın -28 kurşun -23 gümüş -20 su -13 germanyum -12 elmas -6 çinko -9 bakır -5 silikon -3

Kararlı bir şekilde havada asılı tutmayı sağlamak için diamanyetik maddeler kullanıldığı sürece daha ağır ci­simler, kütleçekimini yenmek İçin gerekli kuvveti sağlayan bir mıknatıs kullanılarak havaya kaldırılabilir (sol­daki resim). Dönen kanatlar için manyetik yatak kullanılması, alışılmış yataklarda doğal olan statik sürtünme­den kurtulmayı sağlar. Ayrıca, bu alet kullanılarak çok düşük gaz akış hızları da ölçülebilir. Sürtünmenin ol­mayışı, yüksek bir akış ve hızlı bir dönüşün olduğu ortamlarda, ölçüm aletinin sürtünme sonucu hassasiyetini kaybetmesini önler.

Yukarıdaki listedeki gibi birçok madde, diamanyetiktir ve manyetik alınganlıkları negatiftir. Pirolitik grafit belli bir yönde bizmutunkinden daha yüksek bir diamanyetiklik gösterir. neğin geri kalanı arasında daha büyük bir uzaklık olmasını sağlayabilir. Böyle düzenekler uzay gemilerinde, açısal momentumu depolamaya yarayan vo­lanları desteklemek amacıyla veya tit­reşim yalıtımı için kullanılabilir. Ayrıca diamanyetik kuvvetler aracılığıyla as­tronotlar cisimleri, fiziksel olarak do­kunmadan yönlendirebilirler. Aslında diamanyetik yükselmeyi uzayda kullanmak, Dünya'daki kulla­nımın en büyük dezavantajından kur­tulmayı sağlayacaktır: Elde edilebilen yatak basıncı bir çok mekanik uygula­ma için oldukça düşük. Ancak, özel olarak tasarlanmış malzemelerin dia-manyetikliğinin, şu anda var olanların-kinden 10, hatta 100 kat büyük olma­ması için temel bir neden yok. Böyle maddeler belirlenip geliştirilebilirse diamanyetik yükselme, çok az bilinen bir konu olmaktan aniden çıkıp bir teknolojiye dönüştürülebilir. Örneğin ulaşım üzerine çalışan mühendisler, maglev trenlerini bu yolla yapabilirler. Böyle bir atılım olmasa da diamanye­tik yükselmenin mıknatısların, malze­melerin ve tasarımların gittikçe iyileş­mesi sayesinde pratik bir kullanım alanı bulacağı kesin. Her durumda, diaman­yetik yükselme, üzerinde sürekli çalış­maya değecek büyüleyici bir fiziksel olay. Bu konu, ilginç özellikleri olan sis­temleri yaratmak için elektromanyetik teoriyi, malzeme bilimlerini ve mühen­dislik tasarımını bir araya getiriyor. Bu alanın geleceğinin ilgi uyandıracak sür­prizlerle dolu olduğuna kuşku yok. Ronald E. Pelrine. "Diamagnetic Levilation". American Scientist (September-October 2004): 428-35. Kısaltarak çeviren: Canan Öktemgil Turgut

kadaşları, sipariş üzerine vakumda te­miz oda çalışması için düşünülmüş bir sistemin prototipini yaptık. Düzeneği kaldırmak için kalıcı mıknatıs, kararlı­lığı sağlamak için diamanyetik madde­nin kullanıldığı havada asılı kalabilen bu yapı, çok sayıda üzeri kaplanmış metal disk tutan bir yatak taşır. Hava­da asılı tutulan kütlenin uzunluğu ve yüksekliği kabaca 1 m ve genişliği 10 cm. Ağırlığı 13 kg olan bu kütle, dia­manyetik yükselme yoluyla ya da daha doğrusu, süperiletkenliğe dayanmayan diamanyetik yükselme yoluyla havada asılı tutulan en büyük kütle. Diamanyetik yükselme, diğer uz­manlık alanlarındaki uygulamalar için de çeşitli fırsatlar sunar. Örneğin, ağır­lıksız ortamların hem canlı organizma­lar hem de mühendislik ürünü malze­meler üzerine etkisini incelemek için kullanılabilir. Bu uygulamalar tipik ola­rak, süperiletken mıknatıslar tarafın­dan üretilen çok şiddetli alanları gerek­li kılıyor. Bu donanım pahalı olmasına karşın, uzayda yapılan deneylere kıyas­la ihmal edilebilir bir maliyete sahiptir. Havada asılı tutulmak istenen cisim­ler yeterince küçük olduğu sürece, bu deneyleri süperiletken mıknatıslar kul­lanmadan da yapmak mümkün. Kaba bir hesapla, yeni kalıcı mıknatıslar, 160 mikrometre veya daha küçük boyutlar­daki su damlalarını havada asılı tuta­cak güçte olmalı. Küçük boyutlu cisim­leri havada tutmak için böyle bir giri­şim teknik olarak iddialı görülebilir, ama gerçekleştirilme olasılığı var ve yö­rüngeye girmeye gerek kalmadan sü­rekli bir ağırlıksız ortamı elde etmek

için de düşük maliyetli bir yol sunuyor. Uzaydaki uygulamalar için de dia­manyetik kuvvetleri kullanmak olduk­ça yararlı olabilir. Kütleçekiminin ol­mayışı, havaya kaldırılan cisimle düze-

Oda sıcaklığındaki diamanyetizmadan yararlanarak yazar ve arkadaşlarının geliştirdiği bu prototip sistem, kaldırılan kütlenin miktarı yönünden bir dünya rekoruna sahip. Bu aygıt, temiz oda ortamında çalışacak şekilde planlandı; bilindiği gibi, alışılmış tip yataklar ve bunların ürettiği parçacıklar, düzenekler için bir kirlilik tehdidi yaratıyor. Şekilde görüldüğü gibi, dörtlü sabit mıknatıslar (bej) arasındaki yatay diamanyetik levhalar (gri) kararlılığın sağlanması için yerleştirildi. Ortadaki düşey desteğin üzerindeki bir sıra mıknatıs, raya tutturulmuş buna benzeyen bir dizi mıknatıs tarafından çekilerek sistemi yukarıya kaldırmaya yarıyor.