Teadlased on astunud sammu võimsate seadmete loomise suunasmagnetiline laadige, luues kõigi aegade esimese kolmemõõtmelise koopia materjalist, mida tuntakse spin-jääna.
Pöörlevad jäämaterjalid on äärmiselt ebatavalised, kuna neil on niinimetatud defektid, mis käituvad nagu magneti ainupoolus.
Neid ühepooluselisi magneteid, mida tuntakse ka magnetiliste monopoolustena, looduses ei eksisteeri;kui iga magnetiline materjal kaheks lõigata, loob see alati uue põhja- ja lõunapoolusega magneti.
Teadlased on aastakümneid otsinud kaugelt ja laialt tõendeid loodusliku esinemise kohtamagnetiline monopolid, lootuses lõpuks rühmitada põhilised loodusjõud nn kõige teooriaks, pannes kogu füüsika ühe katuse alla.
Viimastel aastatel on füüsikutel siiski õnnestunud kahemõõtmeliste spin-jää materjalide loomise kaudu toota magnetmonopoli kunstlikke versioone.
Praeguseks on need struktuurid edukalt demonstreerinud magnetilist monopooli, kuid sama füüsikat on võimatu saavutada, kui materjal on piiratud ühe tasapinnaga.Tõepoolest, pöörleva jäävõre spetsiifiline kolmemõõtmeline geomeetria on võtmeks selle ebatavalises võimes luua pisikesi struktuure, mis jäljendavadmagnetilinemonopolid.
Täna ajakirjas Nature Communications avaldatud uues uuringus on Cardiffi ülikooli teadlaste juhitud meeskond loonud kõigi aegade esimese pöörleva jäämaterjali 3D-koopia, kasutades keerukat tüüpi 3D-printimist ja -töötlust.
Meeskond ütleb, et 3D-printimise tehnoloogia on võimaldanud neil kohandada kunstliku spin-jää geomeetriat, mis tähendab, et nad saavad kontrollida magnetiliste monopoolide moodustumist ja liikumist süsteemides.
Väikeste monopoolmagnetitega manipuleerimine 3D-s võib avada nende sõnul terve hulga rakendusi, alates täiustatud arvutisalvestusest kuni 3D-arvutivõrkude loomiseni, mis jäljendavad inimaju närvistruktuuri.
"Teadlased on üle 10 aasta loonud ja uurinud tehislikku spin-jääd kahes mõõtmes.Laiendades selliseid süsteeme kolmemõõtmelistele, saame spin-jää monopoolfüüsika palju täpsema esituse ja saame uurida pindade mõju, ”ütles juhtivautor dr Sam Ladak Cardiffi ülikooli füüsika- ja astronoomiakoolist.
"See on esimene kord, kui keegi on suutnud luua nanoskaalas keerleva jää täpse 3D-koopia.
Kunstlik spin-jää loodi nüüdisaegsete 3D-nanotöötlemistehnikate abil, mille käigus olid väikesed nanojuhtmed virnastatud nelja kihina võrestruktuuris, mis ise mõõdeti vähem kui juuksekarva laius.
Seejärel kasutati seadmes olevate magnetlaengute visualiseerimiseks spetsiaalset tüüpi mikroskoopiat, mida tuntakse magnetjõumikroskoopia nime all ja mis on magnetismi suhtes tundlik, võimaldades meeskonnal jälgida ühepooluseliste magnetite liikumist 3D-struktuuris.
"Meie töö on oluline, kuna see näitab, et nanomõõtmelisi 3D-printimise tehnoloogiaid saab kasutada materjalide jäljendamiseks, mida tavaliselt sünteesitakse keemia abil," jätkas dr Ladak.
"Lõppkokkuvõttes võib see töö pakkuda vahendit uudsete magnetiliste metamaterjalide tootmiseks, kus materjali omadusi häälestatakse tehisvõre 3D-geomeetria juhtimisega.
Magnetsalvestusseadmed, nagu kõvaketas või magnetilised muutmäluseadmed, on veel üks valdkond, mida see läbimurre võib tohutult mõjutada.Kuna praegused seadmed kasutavad kolmest saadaolevast dimensioonist ainult kahte, piirab see salvestatava teabe hulka.Kuna monopooluseid saab magnetvälja abil ümber 3D-võre liigutada, võib olla võimalik luua tõeline 3D-salvestusseade, mis põhineb magnetlaengul.
Postitusaeg: 28. mai-2021