Mae gwyddonwyr wedi cymryd cam tuag at greu dyfeisiau pwerus sy'n harneisiomagnetig gwefru trwy greu'r replica tri dimensiwn cyntaf erioed o ddeunydd o'r enw iâ-sbin.
Mae deunyddiau iâ sbin yn anarferol iawn gan fod ganddyn nhw'r hyn a elwir yn ddiffygion sy'n ymddwyn fel pegyn sengl magnet.
Nid yw'r magnetau un polyn hyn, a elwir hefyd yn fonopolau magnetig, yn bodoli yn y byd natur; pan fydd pob deunydd magnetig yn cael ei dorri'n ddau bydd bob amser yn creu magnet newydd gyda phegwn gogleddol a phegwn deheuol.
Ers degawdau mae gwyddonwyr wedi bod yn chwilio ymhell ac agos am dystiolaeth o ddigwyddiadau naturiolmagnetig monopolau yn y gobaith o grwpio grymoedd sylfaenol natur o'r diwedd yn yr hyn a elwir yn ddamcaniaeth popeth, gan roi'r holl ffiseg o dan un to.
Fodd bynnag, yn ystod y blynyddoedd diwethaf mae ffisegwyr wedi llwyddo i gynhyrchu fersiynau artiffisial o fonopol magnetig trwy greu deunyddiau iâ-sbin dau ddimensiwn.
Hyd yn hyn mae'r strwythurau hyn wedi llwyddo i ddangos monopol magnetig, ond mae'n amhosibl cael yr un ffiseg pan fydd y deunydd wedi'i gyfyngu i un plân. Yn wir, geometreg tri dimensiwn benodol y dellt sbin-iâ sy'n allweddol i'w gallu anarferol i greu strwythurau bach sy'n dynwaredmagnetigmonopolau.
Mewn astudiaeth newydd a gyhoeddwyd heddiw yn Nature Communications, mae tîm dan arweiniad gwyddonwyr ym Mhrifysgol Caerdydd wedi creu'r replica 3D cyntaf erioed o ddeunydd iâ-troelli gan ddefnyddio math soffistigedig o argraffu a phrosesu 3D.
Dywed y tîm fod y dechnoleg argraffu 3D wedi caniatáu iddynt deilwra geometreg yr iâ sbin artiffisial, sy'n golygu y gallant reoli'r ffordd y mae'r monopolau magnetig yn cael eu ffurfio a'u symud o gwmpas yn y systemau.
Gallai gallu trin y magnetau monopol bach mewn 3D agor llu o gymwysiadau, medden nhw, o storio cyfrifiadurol gwell i greu rhwydweithiau cyfrifiadurol 3D sy'n dynwared strwythur niwral yr ymennydd dynol.
“Ers dros 10 mlynedd mae gwyddonwyr wedi bod yn creu ac yn astudio iâ sbin artiffisial mewn dau ddimensiwn. Drwy ymestyn systemau o’r fath i dri dimensiwn rydym yn cael cynrychiolaeth llawer mwy cywir o ffiseg monopol iâ sbin ac yn gallu astudio effaith arwynebau,” meddai’r prif awdur Dr. Sam Ladak o Ysgol Ffiseg a Seryddiaeth Prifysgol Caerdydd.
“Dyma’r tro cyntaf i unrhyw un allu creu replica 3D union o iâ troelli, trwy ddylunio, ar y nanosgâl.”
Crëwyd yr iâ sbin artiffisial gan ddefnyddio technegau nanofabricage 3D o'r radd flaenaf lle cafodd nanowifrau bach eu pentyrru'n bedair haen mewn strwythur dellt, a oedd ei hun yn mesur llai na lled gwallt dynol yn gyffredinol.
Yna defnyddiwyd math arbennig o ficrosgopeg o'r enw microsgopeg grym magnetig, sy'n sensitif i fagnetedd, i ddelweddu'r gwefrau magnetig sy'n bresennol ar y ddyfais, gan ganiatáu i'r tîm olrhain symudiad y magnetau un polyn ar draws y strwythur 3D.
“Mae ein gwaith yn bwysig gan ei fod yn dangos y gellir defnyddio technolegau argraffu 3D nanosgâl i efelychu deunyddiau sydd fel arfer yn cael eu syntheseiddio trwy gemeg,” parhaodd Dr. Ladak.
“Yn y pen draw, gallai’r gwaith hwn ddarparu modd i gynhyrchu metadeunyddiau magnetig newydd, lle mae priodweddau’r deunydd yn cael eu tiwnio trwy reoli geometreg 3D dellt artiffisial.
“Mae dyfeisiau storio magnetig, fel gyriant disg caled neu ddyfeisiau cof mynediad ar hap magnetig, yn faes arall a allai gael ei effeithio’n aruthrol gan y datblygiad arloesol hwn. Gan mai dim ond dau allan o’r tri dimensiwn sydd ar gael y mae dyfeisiau cyfredol yn eu defnyddio, mae hyn yn cyfyngu ar faint o wybodaeth y gellir ei storio. Gan y gellir symud y monopolau o amgylch y dellt 3D gan ddefnyddio maes magnetig, efallai y bydd modd creu dyfais storio 3D wirioneddol yn seiliedig ar wefr magnetig.”
Amser postio: Mai-28-2021