Teadlased on astunud sammu võimsate seadmete loomise suunas, mis rakendavadmagnetiline laengu, luues esimese kolmemõõtmelise koopia materjalist, mida tuntakse spinnjääna.
Spinnjää materjalid on äärmiselt ebatavalised, kuna neil on niinimetatud defektid, mis käituvad magneti ühepoolusena.
Need ühepooluselised magnetid, tuntud ka kui magnetmonopoolid, ei eksisteeri looduses; kui iga magnetiline materjal lõigatakse pooleks, loob see alati uue magneti, millel on põhja- ja lõunapoolus.
Teadlased on aastakümneid otsinud kaugelt ja laialt tõendeid looduslikult esinevatest...magnetiline monopolid lootuses lõpuks koondada looduse fundamentaalsed jõud niinimetatud kõikehõlmavaks teooriaks, pannes kogu füüsika ühe katuse alla.
Viimastel aastatel on füüsikutel aga õnnestunud kahemõõtmeliste spinnjää materjalide loomise abil luua magnetilise monopooli kunstlikke versioone.
Praeguseks on need struktuurid edukalt demonstreerinud magnetilist monopooli, kuid sama füüsikat on võimatu saavutada, kui materjal on piiratud ühe tasapinnaga. Tegelikult on just spinnjää võre spetsiifiline kolmemõõtmeline geomeetria see, mis on võtmetähtsusega selle ebatavalisele võimele luua pisikesi struktuure, mis jäljendavad...magnetilinemonopolid.
Täna ajakirjas Nature Communications avaldatud uues uuringus on Cardiffi Ülikooli teadlaste juhitud meeskond loonud keeruka 3D-printimise ja -töötluse abil esimese keerleva jää materjali 3D-koopia.
Meeskonna sõnul on 3D-printimise tehnoloogia võimaldanud neil kohandada kunstliku spinnjää geomeetriat, mis tähendab, et nad saavad kontrollida magnetiliste monopoolide moodustumist ja liikumist süsteemides.
Võimalus manipuleerida miniatuursete monopoolmagnetitega 3D-s võib avada terve hulga rakendusi, alates täiustatud arvutisalvestusest kuni 3D-arvutusvõrkude loomiseni, mis jäljendavad inimese aju närvistruktuuri.
„Teadlased on juba üle kümne aasta loonud ja uurinud kahemõõtmelist tehislikku spinnjääd. Selliste süsteemide laiendamisega kolmemõõtmeliseks saame spinnjää monopoolfüüsikast palju täpsema esituse ja suudame uurida pindade mõju,“ ütles juhtiv autor dr Sam Ladak Cardiffi Ülikooli füüsika ja astronoomia koolist.
„See on esimene kord, kui keegi on suutnud luua täpse 3D-koopia spin-jääst, disaini abil, nanoskaalas.“
Kunstlik keerlev jää loodi tipptasemel 3D-nanofabrication-tehnikate abil, kus pisikesed nanotraadid virnastati neljaks kihiks võrestruktuuris, mis ise oli kokkuvõttes väiksem kui inimese juuksekarva laius.
Seejärel kasutati seadmel olevate magnetlaengute visualiseerimiseks spetsiaalset mikroskoopiat, mida tuntakse magnetjõumikroskoopiana ja mis on tundlik magnetismi suhtes, võimaldades meeskonnal jälgida ühepooluseliste magnetite liikumist 3D-struktuuri ulatuses.
„Meie töö on oluline, kuna see näitab, et nanoskaala 3D-printimise tehnoloogiaid saab kasutada selliste materjalide jäljendamiseks, mida tavaliselt sünteesitakse keemiliselt,“ jätkas dr Ladak.
„Lõppkokkuvõttes võiks see töö pakkuda vahendeid uudsete magnetiliste metamaterjalide tootmiseks, kus materjali omadusi saab häälestada tehisvõre 3D-geomeetria juhtimise teel.“
„Magnetilised salvestusseadmed, näiteks kõvaketas või magnetilised muutmäluseadmed, on veel üks valdkond, mida see läbimurre võib oluliselt mõjutada. Kuna praegused seadmed kasutavad ainult kahte kolmest saadaolevast dimensioonist, piirab see salvestatava teabe hulka. Kuna monopole saab 3D-võres magnetvälja abil liigutada, võib olla võimalik luua tõeline 3D-salvestusseade, mis põhineb magnetlaengul.“
Postituse aeg: 28. mai 2021