物理學新突破！不用超導體也能產生更強磁場

德國科學家近日發表一項革命性研究，他們開發出一種嶄新的磁鐵排列方式，不僅能產生比傳統Halbach陣列更強且更均勻的磁場，還免去了笨重超導體的需求。這項突破性技術不僅可望大幅降低MRI機器的成本，更為磁懸浮技術和粒子加速器開闢了新可能。

拜羅伊特大學的Ingo Rehberg教授與美因茨大學的Peter Blümler博士這項研究成果，已發表在頂尖期刊《Physical Review Applied》上。他們利用3D列印技術製作磁環堆疊結構，完美驗證了理論預測，成功克服了傳統Halbach陣列在實際應用中的限制。

工程師通常使用Halbach陣列來產生均勻磁場，但這種設計在理論上需要無限長的磁鐵才能完美運作。現實中的磁鐵體積有限，磁場強度常會出現不均勻的狀況。Rehberg和Blümler開發的三維最佳化排列方式，徹底解決了這個長久以來的技術瓶頸。

研究團隊針對實際應用需求，特別最佳化了兩種幾何結構：單環與雙層堆疊環。更令人驚豔的是，他們的聚焦式設計還能產生磁平面外部的均勻磁場，這意味著可在磁鐵上方放置物體進行操作。

為驗證理論，研究人員用16塊FeNdB立方體磁鐵安裝在3D列印支架上，實際測量產生的磁場強度及均勻性。實驗結果與理論預測高度吻合，無論是磁場強度或均勻性都明顯優於傳統Halbach陣列。

這項突破性技術將對需要強且均勻磁場的領域帶來重大變革。以MRI為例，目前使用超導磁鐵成本極高，導致這項醫療技術在全球許多地區難以普及。這項研究成果為永久磁鐵替代方案提供了重要進展。此外，在粒子加速器和磁懸浮系統等領域也極具應用潛力。

參考文獻：Rehberg, I., & Blümler, P. (2025). Analytic approach to creating homogeneous fields with finite-size magnets. Physical Review Applied. DOI: 10.1103/9nnk-jytn

掌握第一手科技動態：立即訂閱SciTechDaily電子報