Wetenskaplikes het 'n stap geneem in die rigting van die skepping van kragtige toestelle wat inspanmagnetiese laai deur die eerste driedimensionele replika ooit te skep van 'n materiaal bekend as 'n spin-ys.
Spin-ysmateriale is uiters ongewoon aangesien hulle sogenaamde defekte het wat optree as die enkele pool van 'n magneet.
Hierdie enkelpoolmagnete, ook bekend as magnetiese monopole, bestaan nie in die natuur nie;wanneer elke magnetiese materiaal in twee gesny word, sal dit altyd 'n nuwe magneet met 'n noord- en suidpool skep.
Vir dekades het wetenskaplikes ver en wyd gesoek na bewyse dat dit natuurlik voorkommagnetiese monopole in die hoop om uiteindelik die fundamentele kragte van die natuur te groepeer in 'n sogenaamde teorie van alles, om die hele fisika onder een dak te plaas.
In onlangse jare het fisici egter daarin geslaag om kunsmatige weergawes van 'n magnetiese monopool te produseer deur die skepping van tweedimensionele spin-ys-materiale.
Tot op hede het hierdie strukture suksesvol 'n magnetiese monopool gedemonstreer, maar dit is onmoontlik om dieselfde fisika te verkry wanneer die materiaal tot 'n enkele vlak beperk is.Inderdaad, dit is die spesifieke driedimensionele geometrie van die spin-ys-rooster wat die sleutel is tot sy ongewone vermoë om klein strukture te skep wat nabootsmagnetiesemonopole.
In 'n nuwe studie wat vandag in Nature Communications gepubliseer is, het 'n span gelei deur wetenskaplikes aan die Universiteit van Cardiff die eerste 3D-replika van 'n spin-ys-materiaal geskep deur 'n gesofistikeerde tipe 3D-drukwerk en -verwerking te gebruik.
Die span sê die 3D-druktegnologie het hulle in staat gestel om die geometrie van die kunsmatige spin-ys aan te pas, wat beteken dat hulle die manier waarop die magnetiese monopole gevorm en rondbeweeg word in die stelsels kan beheer.
Om die mini-monopoolmagnete in 3D te kan manipuleer, kan 'n hele reeks toepassings oopmaak, van verbeterde rekenaarberging tot die skepping van 3D-rekenaarnetwerke wat die neurale struktuur van die menslike brein naboots.
“Vir meer as 10 jaar skep en bestudeer wetenskaplikes kunsmatige spin-ys in twee dimensies.Deur sulke stelsels na drie-dimensies uit te brei, kry ons 'n baie meer akkurate voorstelling van spin-ys monopool fisika en is ons in staat om die impak van oppervlaktes te bestudeer,” het hoofskrywer Dr. Sam Ladak van Cardiff Universiteit se Skool vir Fisika en Sterrekunde gesê.
"Dit is die eerste keer dat enigiemand in staat was om 'n presiese 3D-replika van 'n spin-ys, deur ontwerp, op die nanoskaal te skep."
Die kunsmatige spin-ys is geskep met behulp van moderne 3D-nanovervaardigingstegnieke waarin klein nanodraadjies in vier lae gestapel is in 'n traliestruktuur, wat self minder as 'n menslike haar se breedte gemeet het.
’n Spesiale tipe mikroskopie bekend as magnetiese kragmikroskopie, wat sensitief is vir magnetisme, is toe gebruik om die magnetiese ladings wat op die toestel teenwoordig is te visualiseer, wat die span in staat stel om die beweging van die enkelpoolmagnete oor die 3D-struktuur te volg.
"Ons werk is belangrik aangesien dit wys dat nanoskaal 3D-druktegnologieë gebruik kan word om materiale na te boots wat gewoonlik deur chemie gesintetiseer word," het dr. Ladak voortgegaan.
"Uiteindelik kan hierdie werk 'n manier bied om nuwe magnetiese metamateriale te vervaardig, waar die materiaal-eienskappe ingestel word deur die 3D-geometrie van 'n kunsmatige rooster te beheer.
"Magnetiese bergingstoestelle, soos 'n hardeskyf of magnetiese ewekansige toegang geheue toestelle, is nog 'n area wat grootliks deur hierdie deurbraak geraak kan word.Aangesien huidige toestelle slegs twee van die drie beskikbare dimensies gebruik, beperk dit die hoeveelheid inligting wat gestoor kan word.Aangesien die monopole om die 3D-rooster beweeg kan word deur 'n magnetiese veld te gebruik, kan dit moontlik wees om 'n ware 3D-bergingstoestel gebaseer op magnetiese lading te skep."
Postyd: 28 Mei 2021