Tutkijat ovat ottaneet askeleen kohti tehokkaiden laitteiden luomistamagneettinen ladata luomalla kaikkien aikojen ensimmäinen kolmiulotteinen kopio spin-jäänä tunnetusta materiaalista.
Pyörivät jäämateriaalit ovat äärimmäisen epätavallisia, koska niissä on niin sanottuja vikoja, jotka käyttäytyvät kuin magneetin yksinapa.
Näitä yksinapaisia magneetteja, jotka tunnetaan myös magneettisina monopoleina, ei ole luonnossa;Kun jokainen magneettinen materiaali leikataan kahtia, se luo aina uuden magneetin, jolla on pohjois- ja etelänapa.
Tiedemiehet ovat vuosikymmenten ajan etsineet todisteita luonnossa esiintyvyydestä kaukaa ja laajaltimagneettinen monopolit siinä toivossa, että luonnon perusvoimat vihdoin ryhmitettäisiin niin sanotuksi kaiken teoriaksi ja koko fysiikka saataisiin saman katon alle.
Viime vuosina fyysikot ovat kuitenkin onnistuneet tuottamaan keinotekoisia versioita magneettisesta monopolista luomalla kaksiulotteisia spin-jää -materiaaleja.
Tähän mennessä nämä rakenteet ovat onnistuneesti osoittaneet magneettisen monopolin, mutta on mahdotonta saavuttaa samaa fysiikkaa, kun materiaali on rajoitettu yhteen tasoon.Itse asiassa spin-jäähilan erityinen kolmiulotteinen geometria on avain sen epätavalliseen kykyyn luoda pieniä rakenteita, jotka matkivatmagneettinenmonopolit.
Uudessa tutkimuksessa, joka julkaistiin tänään Nature Communicationsissa, Cardiffin yliopiston tutkijoiden johtama ryhmä on luonut kaikkien aikojen ensimmäisen 3D-kopion spin-jää-materiaalista käyttämällä hienostunutta 3D-tulostusta ja -käsittelyä.
Tiimi sanoo, että 3D-tulostusteknologia on antanut heille mahdollisuuden räätälöidä keinotekoisen spin-jään geometriaa, mikä tarkoittaa, että he voivat hallita tapaa, jolla magneettiset monopolit muodostuvat ja liikkuvat järjestelmissä.
Mahdollisuus manipuloida minimonopolimagneetteja 3D:ssä voisi avata joukon sovelluksia, kuten he sanovat, tehostetusta tietokoneiden tallennustilasta 3D-tietokoneverkkojen luomiseen, jotka jäljittelevät ihmisaivojen hermorakennetta.
"Yli 10 vuoden ajan tiedemiehet ovat luoneet ja tutkineet keinotekoista spin-jäätä kahdessa ulottuvuudessa.Laajentamalla tällaiset järjestelmät kolmiulotteisiksi saamme paljon tarkemman esityksen spin-jäämonopolifysiikasta ja pystymme tutkimaan pintojen vaikutusta", sanoi johtava kirjoittaja tohtori Sam Ladak Cardiffin yliopiston fysiikan ja tähtitieteen laitokselta.
"Tämä on ensimmäinen kerta, kun kukaan on pystynyt luomaan tarkan 3D-kopion spin-jäästä nanomittakaavassa."
Keinotekoinen spin-jää luotiin huippuluokan 3D-nanovalmistustekniikoilla, joissa pienet nanolangat pinottiin neljään kerrokseen hilarakenteessa, joka itsessään oli alle ihmisen hiuksen leveyden.
Erikoistyyppistä magneettivoimamikroskooppia, joka on herkkä magnetismille, käytettiin sitten laitteessa olevien magneettisten varausten visualisoimiseen, jolloin ryhmä pystyi seuraamaan yksinapaisten magneettien liikettä 3D-rakenteen poikki.
"Työmme on tärkeää, koska se osoittaa, että nanomittakaavan 3D-tulostustekniikoita voidaan käyttää matkimaan materiaaleja, jotka yleensä syntetisoidaan kemian avulla", jatkoi tohtori Ladak.
"Lopulta tämä työ voisi tarjota keinon tuottaa uusia magneettisia metamateriaaleja, joissa materiaalin ominaisuuksia säädetään ohjaamalla keinohilan 3D-geometriaa.
"Magneettiset tallennuslaitteet, kuten kiintolevyasema tai magneettiset käyttömuistilaitteet, ovat toinen alue, johon tämä läpimurto voi vaikuttaa voimakkaasti.Koska nykyiset laitteet käyttävät vain kahta kolmesta saatavilla olevasta ulottuvuudesta, tämä rajoittaa tallennettavan tiedon määrää.Koska monopoleja voidaan siirtää 3D-hilan ympäri magneettikentän avulla, voi olla mahdollista luoda todellinen 3D-tallennuslaite, joka perustuu magneettiseen varaukseen.
Postitusaika: 28.5.2021