Os científicos deron un paso cara á creación de dispositivos potentes que aproveitanmagnético carga creando a primeira réplica tridimensional dun material coñecido como xeo de espín.
Os materiais de xeo de spin son extremadamente pouco comúns xa que posúen os chamados defectos que se comportan como o único polo dun imán.
Estes imáns unipolares, tamén coñecidos como monopolos magnéticos, non existen na natureza; cando cada material magnético se corta en dous, sempre creará un novo imán cun polo norte e un polo sur.
Durante décadas, os científicos buscaron por todas partes probas da existencia naturalmagnético monopolos coa esperanza de agrupar finalmente as forzas fundamentais da natureza nunha chamada teoría do todo, poñendo toda a física baixo un mesmo teito.
Non obstante, nos últimos anos os físicos conseguiron producir versións artificiais dun monopolo magnético mediante a creación de materiais de xeo de espín bidimensionais.
Ata a data, estas estruturas demostraron con éxito un monopolo magnético, pero é imposible obter a mesma física cando o material está confinado a un só plano. De feito, é a xeometría tridimensional específica da rede de espín-xeo a clave da súa inusual capacidade para crear pequenas estruturas que imitanmagnéticomonopolos.
Nun novo estudo publicado hoxe en Nature Communications, un equipo dirixido por científicos da Universidade de Cardiff creou a primeira réplica en 3D dun material de xeo artificial empregando un sofisticado tipo de impresión e procesamento en 3D.
O equipo afirma que a tecnoloxía de impresión 3D permitiulles adaptar a xeometría do xeo artificial de espín, o que significa que poden controlar a forma en que se forman e se moven os monopolos magnéticos nos sistemas.
Ser capaz de manipular os mini imáns monopolares en 3D podería abrir toda unha serie de aplicacións, segundo din, desde un almacenamento informático mellorado ata a creación de redes informáticas 3D que imiten a estrutura neuronal do cerebro humano.
«Durante máis de 10 anos, os científicos estiveron a crear e estudar xeo artificial de espín en dúas dimensións. Ao estender estes sistemas a tres dimensións, obtemos unha representación moito máis precisa da física monopolar do xeo de espín e podemos estudar o impacto das superficies», dixo o autor principal, o doutor Sam Ladak, da Facultade de Física e Astronomía da Universidade de Cardiff.
"Esta é a primeira vez que alguén foi capaz de crear unha réplica exacta en 3D dun xeo artificial, por deseño, a nanoescala."
O xeo artificial de spin-ice creouse empregando técnicas de nanofabricación 3D de última xeración nas que se apilaron pequenos nanofíos en catro capas nunha estrutura reticular, que á súa vez medía menos que o ancho total dun cabelo humano.
Un tipo especial de microscopía coñecida como microscopía de forza magnética, que é sensible ao magnetismo, utilizouse para visualizar as cargas magnéticas presentes no dispositivo, o que permitiu ao equipo rastrexar o movemento dos imáns unipolares a través da estrutura 3D.
«O noso traballo é importante porque demostra que as tecnoloxías de impresión 3D a nanoescala poden empregarse para imitar materiais que normalmente se sintetizan mediante química», continuou o doutor Ladak.
"En definitiva, este traballo podería proporcionar un medio para producir novos metamateriais magnéticos, onde as propiedades do material se axustan controlando a xeometría 3D dunha rede artificial."
"Os dispositivos de almacenamento magnético, como os discos duros ou os dispositivos de memoria de acceso aleatorio magnéticos, son outra área que podería verse enormemente afectada por este avance. Dado que os dispositivos actuais só empregan dúas das tres dimensións dispoñibles, isto limita a cantidade de información que se pode almacenar. Dado que os monopolos pódense mover pola rede 3D mediante un campo magnético, pode ser posible crear un verdadeiro dispositivo de almacenamento 3D baseado na carga magnética."
Data de publicación: 28 de maio de 2021