Naučnici su napravili korak ka stvaranju moćnih uređaja koji koristemagnetski naboj stvaranjem prve ikada trodimenzionalne replike materijala poznatog kao spin-ice.
Materijali od spinskog leda su izuzetno neobični jer posjeduju takozvane defekte koji se ponašaju kao jedan pol magneta.
Ovi jednopolni magneti, poznati i kao magnetski monopoli, ne postoje u prirodi; kada se svaki magnetski materijal prepolovi, uvijek će se stvoriti novi magnet sa sjevernim i južnim polom.
Decenijama naučnici traže dokaze o prirodnim pojavamamagnetski monopole u nadi da će konačno grupirati fundamentalne sile prirode u takozvanu teoriju svega, stavljajući svu fiziku pod jedan krov.
Međutim, posljednjih godina fizičari su uspjeli proizvesti umjetne verzije magnetskog monopola stvaranjem dvodimenzionalnih materijala od spin-icea.
Do danas su ove strukture uspješno demonstrirale magnetski monopol, ali je nemoguće dobiti istu fiziku kada je materijal ograničen na jednu ravan. Zapravo, specifična trodimenzionalna geometrija rešetke spin-leda ključna je za njenu neobičnu sposobnost stvaranja sićušnih struktura koje oponašaju...magnetskimonopoli.
U novoj studiji objavljenoj danas u časopisu Nature Communications, tim predvođen naučnicima sa Univerziteta u Cardiffu stvorio je prvu 3D repliku materijala od spinskog leda koristeći sofisticiranu vrstu 3D štampanja i obrade.
Tim kaže da im je tehnologija 3D printanja omogućila prilagođavanje geometrije vještačkog spin-leda, što znači da mogu kontrolirati način na koji se magnetski monopoli formiraju i kreću u sistemima.
Mogućnost manipulisanja mini monopolnim magnetima u 3D-u mogla bi otvoriti čitav niz primjena, kažu, od poboljšane računarske pohrane do stvaranja 3D računarskih mreža koje oponašaju neuronsku strukturu ljudskog mozga.
„Više od 10 godina naučnici stvaraju i proučavaju vještački spin-led u dvije dimenzije. Proširivanjem takvih sistema na tri dimenzije dobijamo mnogo precizniju predstavu fizike spin-ledenog monopola i u mogućnosti smo da proučavamo uticaj površina“, rekao je glavni autor dr. Sam Ladak sa Škole za fiziku i astronomiju Univerziteta u Cardiffu.
„Ovo je prvi put da je iko uspio stvoriti tačnu 3D repliku spin-icea, dizajniranog po nanoskali.“
Umjetni rotirajući led stvoren je korištenjem najsavremenijih 3D nanofabrikacijskih tehnika u kojima su sitne nanožice složene u četiri sloja u rešetkastu strukturu, koja je sama po sebi mjerila manje od širine ljudske dlake.
Posebna vrsta mikroskopije poznata kao mikroskopija magnetske sile, koja je osjetljiva na magnetizam, zatim je korištena za vizualizaciju magnetskih naboja prisutnih na uređaju, što je timu omogućilo praćenje kretanja jednopolnih magneta duž 3D strukture.
„Naš rad je važan jer pokazuje da se tehnologije 3D printanja na nanoskalnim razinama mogu koristiti za imitiranje materijala koji se obično sintetiziraju putem kemije“, nastavio je dr. Ladak.
„U konačnici, ovaj rad bi mogao pružiti sredstva za proizvodnju novih magnetskih metamaterijala, gdje se svojstva materijala podešavaju kontroliranjem 3D geometrije umjetne rešetke.“
„Magnetni uređaji za pohranu podataka, poput tvrdog diska ili magnetskih memorijskih uređaja sa slučajnim pristupom, još su jedno područje na koje bi ovaj proboj mogao imati veliki utjecaj. Budući da trenutni uređaji koriste samo dvije od tri dostupne dimenzije, to ograničava količinu informacija koje se mogu pohraniti. Budući da se monopoli mogu pomicati po 3D rešetki pomoću magnetskog polja, moguće je stvoriti pravi 3D uređaj za pohranu podataka zasnovan na magnetskom naboju.“
Vrijeme objave: 28. maj 2021.