Los científicos han dado un paso hacia la creación de potentes dispositivos que aprovechanmagnético carga creando la primera réplica tridimensional de un material conocido como spin-ice.
Los materiales de hielo giratorio son extremadamente inusuales, ya que poseen los llamados defectos que se comportan como el polo único de un imán.
Estos imanes unipolares, también conocidos como monopolos magnéticos, no existen en la naturaleza;Cuando cada material magnético se corta en dos, siempre se creará un nuevo imán con un polo norte y un polo sur.
Durante décadas, los científicos han estado buscando por todas partes pruebas de que se produzcan de forma natural.magnético monopolos con la esperanza de finalmente agrupar las fuerzas fundamentales de la naturaleza en una llamada teoría del todo, poniendo toda la física bajo un mismo techo.
Sin embargo, en los últimos años los físicos han logrado producir versiones artificiales de un monopolo magnético mediante la creación de materiales de hielo de espín bidimensionales.
Hasta la fecha, estas estructuras han demostrado con éxito un monopolo magnético, pero es imposible obtener la misma física cuando el material está confinado en un solo plano.De hecho, es la geometría tridimensional específica de la red de hielo giratorio la clave de su inusual capacidad para crear estructuras diminutas que imitanmagnéticomonopolos.
En un nuevo estudio publicado hoy en Nature Communications, un equipo dirigido por científicos de la Universidad de Cardiff ha creado la primera réplica 3D de un material de hielo giratorio utilizando un tipo sofisticado de impresión y procesamiento 3D.
El equipo dice que la tecnología de impresión 3D les ha permitido adaptar la geometría del hielo artificial, lo que significa que pueden controlar la forma en que se forman y se mueven los monopolos magnéticos en los sistemas.
Ser capaz de manipular los mini imanes monopolares en 3D podría abrir una gran cantidad de aplicaciones, dicen, desde almacenamiento informático mejorado hasta la creación de redes informáticas 3D que imitan la estructura neuronal del cerebro humano.
“Desde hace más de diez años, los científicos crean y estudian el hielo artificial en dos dimensiones.Al extender estos sistemas a tres dimensiones, obtenemos una representación mucho más precisa de la física del monopolo del hielo y podemos estudiar el impacto de las superficies”, dijo el autor principal, el Dr. Sam Ladak, de la Facultad de Física y Astronomía de la Universidad de Cardiff.
"Esta es la primera vez que alguien ha podido crear una réplica 3D exacta de un hielo giratorio, por diseño, a nanoescala".
El hielo artificial se creó utilizando técnicas de nanofabricación 3D de última generación en las que se apilaron pequeños nanocables en cuatro capas en una estructura reticular, que a su vez medía menos que el ancho total de un cabello humano.
Luego se utilizó un tipo especial de microscopía conocida como microscopía de fuerza magnética, que es sensible al magnetismo, para visualizar las cargas magnéticas presentes en el dispositivo, lo que permitió al equipo rastrear el movimiento de los imanes unipolares a través de la estructura 3D.
"Nuestro trabajo es importante porque muestra que las tecnologías de impresión 3D a nanoescala se pueden utilizar para imitar materiales que normalmente se sintetizan mediante química", continuó el Dr. Ladak.
“En última instancia, este trabajo podría proporcionar un medio para producir nuevos metamateriales magnéticos, donde las propiedades del material se ajustan controlando la geometría 3D de una red artificial.
“Los dispositivos de almacenamiento magnético, como una unidad de disco duro o dispositivos magnéticos de memoria de acceso aleatorio, son otra área que podría verse enormemente afectada por este avance.Como los dispositivos actuales utilizan sólo dos de las tres dimensiones disponibles, esto limita la cantidad de información que se puede almacenar.Dado que los monopolos se pueden mover alrededor de la red 3D utilizando un campo magnético, es posible crear un verdadero dispositivo de almacenamiento 3D basado en carga magnética”.
Hora de publicación: 28 de mayo de 2021