Os científicos deron un paso cara á creación de dispositivos poderosos que aproveitanmagnético carga ao crear a primeira réplica tridimensional dun material coñecido como spin-ice.
Os materiais de xeo xiratorio son extremadamente pouco habituais xa que posúen os chamados defectos que se comportan como o polo único 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 polo sur.
Durante décadas, os científicos estiveron buscando indicios de que ocorren na naturezamagnético monopoles 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, a xeometría tridimensional específica da rede espín-xeo é a clave para a súa inusual capacidade para crear pequenas estruturas que imitanmagnéticomonopolios.
Nun novo estudo publicado hoxe en Nature Communications, un equipo liderado por científicos da Universidade de Cardiff creou a primeira réplica en 3D dun material de xeo spin usando un tipo sofisticado de impresión e procesamento 3D.
O equipo di que a tecnoloxía de impresión 3D permitiulles adaptar a xeometría do xeo de espín artificial, 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 imáns mini monopolo en 3D podería abrir unha serie de aplicacións, segundo din, desde o almacenamento informático mellorado ata a creación de redes informáticas en 3D que imitan a estrutura neuronal do cerebro humano.
"Durante máis de 10 anos, os científicos estiveron creando e estudando xeo artificial en dúas dimensións.Ao estender tales sistemas a tres dimensións, obtemos unha representación moito máis precisa da física do monopolo de xeo espín e somos capaces de estudar o impacto das superficies", dixo o autor principal o doutor Sam Ladak da Escola de Física e Astronomía da Universidade de Cardiff.
"Esta é a primeira vez que alguén pode crear unha réplica exacta en 3D dun xeo de rotación, por deseño, a nanoescala".
O spin-ice artificial foi creado usando técnicas de nanofabricación 3D de última xeración nas que pequenos nanocables foron apilados en catro capas nunha estrutura de celosía, que a si mesma medía menos que o ancho total dun cabelo humano.
Despois utilizouse un tipo especial de microscopía coñecida como microscopía de forza magnética, que é sensible ao magnetismo, para visualizar as cargas magnéticas presentes no dispositivo, o que permitiu ao equipo seguir o movemento dos imáns unipolares a través da estrutura 3D.
"O noso traballo é importante xa que demostra que as tecnoloxías de impresión 3D a nanoescala poden usarse para imitar materiais que adoitan sintetizarse mediante química", continuou o doutor Ladak.
"En última instancia, este traballo podería proporcionar un medio para producir novos metamateriais magnéticos, onde as propiedades do material se axusten controlando a xeometría 3D dunha rede artificial.
"Os dispositivos de almacenamento magnético, como unha unidade de disco duro ou dispositivos de memoria de acceso aleatorio magnético, son outra área que podería verse afectada masivamente por este avance.Como os dispositivos actuais só usan dúas das tres dimensións dispoñibles, isto limita a cantidade de información que se pode almacenar.Dado que os monopolos poden moverse pola rede 3D mediante un campo magnético, pode ser posible crear un verdadeiro dispositivo de almacenamento 3D baseado na carga magnética.
Hora de publicación: 28-maio-2021